ứng dụng viễn thám và gis trong đánh giá sự biến đổi lớp phủ thực vật trên địa bàn tỉnh đắk lắk

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ hồ chí MINH -x0x -

'ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG ĐÁNH GIÁ SỰ BIẾN ĐỔI LỚP PHỦ THỰC VẬT TRÊN ĐỊA BÀN

TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ hồchí MINH -x0x -

'ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG ĐÀNH GIÁ I SỰ BIẾN ĐỔI LỚP PHỦ THỰC VẬT TRÊN ĐỊA BÀN

Giảng viên hướng dẫn: ThS ĐỖ QUANG LĨNH

TP HỒ CHÍ MINH, NĂM 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨAVIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

GIẤY XÁC NHẬN

Tôi tên là : Nguyễn Hữu Hiếu Dân

Chuyên ngành: Nông nghiệp-Môi trường Mã học viên : 1753010028 Tôi đồng ý cung cấp toàn văn thông tin khóa luận tốt nghiệp hợp lệ về bản quyền cho Thư

viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh Thư viện trường đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh sẽ kết nối toàn văn thông tin khóa luận tốt nghiệp vào hệ thống thông tin khoa học của Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh

Ý KIẾN CHO PHÉP BẢO VỆ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Giảng viên hướng dẫn: Ths Đỗ Quang Lĩnh

Học viên thực hiện: Nguyễn Hữu Hiếu Dân Lớp: NN01

Ngày sinh: 03/10/1999 Nơi sinh: Tp.HCM

Tên đề tài: Ứng dụng viễn thám và GIS trong đánh giá sự biến đổi lớp phủ thực vật trên địa bản tỉnh Đắk Lắk

Ý kiến của giáo viên hướng dẫn về việc cho phép học viên được bảo vệ khóa luận trước Hội đồng: Có tinh thần tự học cao, cho phép thực hiện khóa luận

Đỗ Quang Lĩnh

LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu này thể hiện nỗ lực tìm hiểu, học hỏi không ngừng nghỉ của em Bên cạnh đó để thực hiện đề này không thể không nhắc đến sự giúp đỡ từ các thầy cô đã hướng dẫn cho em Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:

Ths Đỗ Quang lĩnh, thầy là giảng viên hướng dẫn em thực hiện đề tài này, là một người thầy tận tình giúp đỡ sinh viên cùng với tâm huyết và tri thức của mình thầy đã truyền ngọn lửa đam mê cũng như kiến thức quý báu của mình trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Quý thầy cô khoa Công nghệ Sinh học – Trường Đại học Mở TP Hồ Chí Minh đã tận tình hướng dẫn chúng em từng buổi học trên lớp cũng như những buổi trò chuyện, thảo luận kinh nghiệm cũng như chuyên môn thầy cô trong thực tế Ts Trần Thái Hà, thầy là người đã cho em những cái nhìn rõ nét về thực tế và truyền thụ cho em kinh nghiệm sống cũng như đã cho em cơ hội được làm việc với thầy Đỗ Quang Lĩnh

Các anh chị, các bạn lớp DH17NN01 của khoa Công nghệ Sinh học – Trường Đại học Mở TP Hồ Chí Minh, đã động viên, tận tình giúp đỡ cũng như hướng dẫn trong quá trình thực hiện đề tài

Cuối cùng con xin cảm ơn ba mẹ và anh hai là người luôn chăm sóc, yêu thương cũng như luôn tạo điều kiện tốt nhất cho con trong suốt quá trình học tập và làm việc

TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 6 năm 2021

Nguyễn Hữu Hiếu Dân

4.Nội dung đề tài 4

5.Tổng quan vấn đề nghiên cứu trong và ngoài nước 5

5.1 Những nghiên cứu tại Việt Nam: 5

5.2 Những nghiên cứu trên thế giới: 6

6.Phương pháp nghiên cứu 7

6.1.Phương pháp kế thừa, thu thập và tổng hợp tài liệu 7

6.2.Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa 8

6.3.Phương pháp thống kê và xử lý số liệu 8

6.4.Phương pháp GIS 8

6.5.Phương pháp tham vấn ý kiến chuyên gia 8

PHẦN II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 9

1.Tổng quan về GIS và Viễn thám 10

1.1.Tổng quan về viễn thám: 10

1.2.Tổng quan về GIS: 11

2.Sơ đồ phương pháp thực hiện đề tài 13

3.Cơ sở dữ liệu 15

3.1 Dữ liệu ảnh viễn thám landsat 8 15

3.2 Khảo sát và thu nhập bản đồ địa chính 16

5.3.Chỉ số thực vật NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) 24

5.4.Phân loại gần đúng nhất (Maximum Likelihood Classifier – MCL) 25

1.2.Sử dụng thuật toán xử lý mây theo thời gian ta thu nhận được kết quả 29

1.3.Bản đồ đánh giá sử thay đổi thảm phủ qua từng năm 34

Mục lục hình

Hình 1: Nguyên lý hoạt động của viễn thám 11

Hình 2: Trang website tải dữ liệu ảnh 16

Hình 3: Giao diện phần mêm Arcmap 10.4 17

Hình 4: Công cụ Composite Bands trên Arcmap 19

Hình 5: Công cụ Clip trên arcmap 19

Hình 6: Công cụ Raster Calculator trên Arcmap 20

Hình 7: Công cụ Mosaic To New Raster trên Arcmap 21

Hình 8: Quy trình giải đoán ảnh viễn thám bằng mắt (Interpretation and Analysis) để tìm kiếm thông tin, lập bản đồ hoặc sản xuất các ứng dụng thống kê (Information, maps and statistics for Applications) (Nguồn: Đại học Minnesota, Mỹ) 22

Hình 9: So sánh ảnh trước khi lọc mây và sau khi lọc mây 31

Hình 10: Ảnh tham khảo và ảnh mục tiêu sau khi khảm 33

Hình 11: Biểu đồ và bảng giá trị biến đổi sử dụng đất (đơn vị: pixel) 40

Hình 12: Biểu đồ và bảng giá trị biến đổi sử dụng đất (đơn vị: km2) 41

Hình 13: Điểm khảo sát trên địa bản tỉnh Đắk Lắk 42

Mục lục bảng

Bảng 1: Thông số Landsat 8 (Nguồn: USGS (United States Geological Survey)) 12 Bảng 2: Dữ liệu ảnh 15 Bảng 3: Bảng tổ hợp màu ảnh (Theo QGIS (Quantum GIS) 18 Bảng 4: Bảng phân loại sử dụng đất mức 1 và mức 2 của USGS 22 Bảng 5: Phân loại NDVI theo chất lượng thực vật trong lớp phủ bề mặt đất (Theo NASA 2013) 24 Bảng 6: Bảng đánh giá độ chính xác của kết quả phân loại theo chỉ số Kappa

(Congalton, 1991) 26 Bảng 7: Thông số NDVI hằng năm 29 Bảng 8: Thông số độ chính xác 42

1

Đặt vấn đề

Lớp phủ thảm thực vật rừng nằm giữ vai trò rất quan trọng trong việc điều tiết nguồn nước, hạn chế lũ lụt, xói mòn đất, hạn hán, … và vai trò của nó càng to lớn trong các khu rừng đặc dụng, là nguồn bảo tồn hệ sinh thái mẫu chuẩn và các loại động thực vật quý hiếm Sự thay đổi lớp phủ thảm thực vật rừng có thể làm mất đi hệ sinh thái mẫu chuẩn; cũng như các loại động, thực vật quý hiếm do hoạt động của con người hay do hiện tượng tự biến đổi của tự nhiên gây ra

Đắk Lăk nằm ở trung tâm Tây Nguyên, có thảm thực vật vô cùng phong phú đặc biệt còn tập trung nhiều cây thực vật quý hiếm Tuy nhiên, tài nguyên rừng ở Đắk Lăk đã bị khai thác từ lâu và ngày càng nghiêm trọng hơn dẫn đến tình trạng suy giảm mạnh mẽ chắc năng kinh tế và môi trường cũng như là đa dạng sinh học

Trong những thập kỷ gần đây, công nghệ viễn thám đã có sự phát triển vượt bậc và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau Công nghệ viễn thám và GIS (Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý) đã giúp rút ngắn thời gian, tiết kiệm nhân sự và kinh phí một cách đáng kể trong việc xây dựng bản đồ chuyên đề và theo dõi sự biến đổi theo không gian và thời gian của các đối tượng trong mặt đất Trong quản lý tài nguyên và môi trường, công nghệ viễn thám giúp xây dựng các bản đồ địa hình, thảm thực vật, loại đất, phục vụ cung cấp tham số cho các mô hình thuỷ văn, thuỷ lực; kiểm kê biến động tài nguyên đất và nước; quan trắc và dự báo thiên tai (hạn hán, lũ lụt, sạt lở, sụt lún, cháy rừng) và các sự cố môi trường (tràn dầu, lan truyền ô nhiễm); tính toán và dự báo mưa, nhiệt độ khí quyển, bốc thoát hơi và độ ẩm đất, giúp cung cấp đầu vào quan trọng cho các mô hình dự báo lũ lụt, hạn hán

Ở nước ta hiện nay, công nghệ viễn thám và GIS ngày càng được quan tâm và chú trọng, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như quân sự, lâm nghiệp và đặc biệt là môi trường Thảm thực vật của Việt Nam hiện nay đang nằm ở tình trạng báo động, cần phải theo dõi để kịp thời khắc phục và cải thiên, trong đó có thảm thực vật tại Đắk Lắk, vốn là nơi có nhiều loại thực vật dược quý hiếm

2

Chính vì những lý do trên, việc thực hiện đề tài:’’ Ứng dụng viễn thám và GIS trong đánh giá sự biến đổi lớp phủ thực vật trên địa bàn tỉnh Đăk Lăk’’ là vô cùng thiết thực

3

PHẦN I: TỔNG QUAN

4

1 Mục tiêu đề tài

Đánh giá được sự biến đổi của lớp phủ thực vật để có thể dự đoạn được những tình huống nguy hại có thể xảy ra qua đó góp phần trong việc quản lý tài nguyên thiên nhiên

Thành lập bản đồ thực phủ khu vực tỉnh Đắk Lắk các năm 2010 và 2015, tỷ lệ 1:100.000

Thành lập bản đồ và đánh giá biến động thực phủ khu vực tỉnh Đắk Lắk, tỷ lệ 1:100.000

2 Giới hạn và phạm vi đề tài

Đề tài sử dụng ứng dụng Arcmap 10.4, Google earth, vào 30 điểm mẫu, được chia thành 4 loại thực phủ khác nhau là khu dân cư (đô thị), mặt nước, đất trống và đất rừng tại khu vực nghiên cứu là Đắk Lắk

Đóng góp về an ninh – quốc phòng: Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS cho phép phân tích các điểm nóng, xu hướng gia tăng cũng như lập bản đồ tội phạm

4 Nội dung đề tài

5 Tổng quan vấn đề nghiên cứu trong và ngoài nước 5.1.Những nghiên cứu tại Việt Nam:

Ở Việt Nam, các đề tài nghiên cứu về lớp phủ mặt đất và biến động đất đô thị cũng đã được thực hiện và bước đầu mang lại những kết quả Như trong đề tài “Thành lập bản đồ thảm thực vật trên cơ sở phân tích, xử lý ảnh viễn thám” tại khu vực Tủa Chùa – Lai Châu (Hoàng Xuân Thành, 2006), tác giả đã dùng phương pháp phân loại có kiểm định đối với dữ liệu ảnh Landsat năm 2006 để phân ra 7 lớp thực phủ khác nhau với chỉ số Kappa ~ 0,7 Trong đề tài “Ứng dụng viễn thám theo dõi biến động đất đô thị của thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An” (Nguyễn Ngọc Phi, 2009) dùng phương pháp phân loại gần đúng nhất để phân ra ra 5 lớp đối tượng Điểm đáng chú ý của đề tài này là sử dụng kết hợp nhiều loại ảnh viễn thám như Landsat (1992, 2000) và SPOT (2005) để cho ra kết quả giải đoán, đồng thời có sự so sánh về độ chính xác, chi tiết giữa các loại ảnh Với chỉ số Kappa ~ 0,9, dữ liệu ảnh SPOT có độ chính xác sau phân loại cao hơn hẳn so với Landsat (Kappa ~ 0,7) Trong nghiên cứu “Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất khu vực Chân Mây, huyện Phú Lộc, tình Thừa Thiên Huế” (Nguyễn Huy Anh, Đinh Thanh Kiên, 2012), tác giả đã đã sử dụng phương pháp phân loại gần đúng nhất với dữ liệu ảnh Landsat TM độ phân giải 10 m, kết hợp với lấy mẫu thực địa để phân ra 13 loại lớp phủ với độ chính xác tương đối cao Trong đề tài “Sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh MODIS nghiên cứu mùa vụ cây trồng, lập bản đồ hiện trạng và biến động lớp phủ vùng đồng bằng sông Hồng giai đoạn 2008 – 2010” (Vũ Hữu Long, Phạm Khánh Chi, Trần Hùng, 2011), tác giả đã phân loại lớp phủ dựa trên bộ dữ liệu NDVI tổ hợp tháng theo phương pháp phân loại có kiểm định sử dụng thuật toán phân loại gần đúng nhất Đề tài đã phân loại

6

được 9 loại lớp phủ với chỉ số Kappa ~ 0,9 Để đánh giá độ chính xác, tác giả đã sử dụng kết hợp cả dữ liệu mẫu khảo sát, điều tra thực địa với bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm gần nhất

Ngoài ra, trong đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình chuyển dịch đất nông nghiệp sang đất phi nông nghiệp trên địa bàn thành phố Huế, giai đoan 2006 – 2010” (Nguyễn Thị Phương Anh và nnk., 2012), tác giả đã đánh giá mức độ tác động của sự chuyển dịch đất nông nghiệp sang phi nông nghiệp đến cơ cấu kinh tế, đời sống xã hội và đưa ra các giải pháp phù hợp, với khu vực nghiên cứu thí điểm là phường Kim Long Ở đề tài này, tác giả chỉ dùng đến các phương pháp tổng hợp, phân tích, so sánh, đối chiếu, thống kê các số liệu để thực hiện nghiên cứu Các số liệu được trích xuất thông qua các bảng biểu, chưa có đầu ra trực quan bằng hệ thống các bản đồ Ở khu vực tỉnh Đắk Lắk vẫn chưa có đề tài nào sử dụng các công cụ về viễn thám và GIS để đánh giá biến động lớp phủ mặt đất

5.2.Những nghiên cứu trên thế giới:

Trên phạm vi thế giới, các đề tài nghiên cứu về sự biến động loại hình sử dụng đất nhằm phân tích, đánh giá, dự báo sự phát triển đã được ứng dụng khá rộng rãi Trong đề tài “Remote sensing-based quantification of land-cover and land-use change for planning” (Bjorn Prenzel, 2003), tác giả đã đưa ra những cơ sở khoa học về lựa chọn phương pháp được sử dụng để đưa ra các kết quả mang tính định lượng trong việc nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật và sử dụng đất dựa vào cơ sở viễn thám Theo đó, tùy vào trường hợp mà ta sử dụng các phương pháp theo thuyết xác định hay dựa vào kinh nghiệm Một điểm đáng chú ý mà tác giả có đề cập đến là yêu cầu về dữ liệu khi đánh giá biến động: dữ liệu thu thập phải có cùng đặc điểm (về không gian, về độ phân giải phổ, …), dữ liệu phải đạt được những tiêu chuẩn nhất định về bóng mây hay sương mù, dữ liệu thu thập phải cùng khu vực nghiên cứu Trong nghiên cứu “Land Use/ Land Cover Changes Detection And Urban Sprawl Analysis” (M Harika, et al., 2012) đã đánh giá sự biến động loại hình sử dụng đất/bề mặt đất tại các thành phố Vijayawada, Hyderabad và Visakhapatnam ở vùng Đông Nam Ấn Độ Bên cạnh sử dụng dữ liệu ảnh viễn thám để giải đoán, đề tài còn kết hợp sử dụng chuỗi Markov để dự đoán các khu vực có thể bị biến đổi trong tương lai Trong nghiên cứu

7

“Monitoring Land Use Change By Multi-temporal Landsat Remote Sensing Imagery” (Tayyebi và nnk., 2008), nhóm tác giả đã sử dụng ảnh landsat đa thời gian đề đánh giá biến động đất đô thị trong quá khứ (giai đoạn 1980-2000) để đưa ra những dự đoán cho tương lai (năm 2020) Trong đề tài “Analyzing Land Use/ Land Cover Chang Using Remote Sensing and GIS in Rize, North-East Turkey” (Selcuk Reis, 2008), tác giả đã thành lập bản đồ biến động sử dụng đất/ lớp phủ mặt đất ở vùng Rize, Đông Bắc Thổ Nhĩ Kỳ với 7 loại lớp phủ Dữ liệu tác giả đã sử dụng trong đề tài này là ảnh Landsat MSS (1976) và Landsat ETM+ (2000) với độ phân giải lần lượt là 79m và 30m Tuy nhiên, ở đề tài này, tác giả không trình bày rõ về phương pháp thực hiện mà chỉ chú trọng về đánh giá, thống kê biến động với những thay đổi sâu sắc đối với đất nông nghiệp, đô thị, đồng cỏ và đất lâm nghiệp, những nơi gần biển và có độ dốc thấp

Nhìn chung, các đề tài về đánh giá biến động lớp phủ mặt đất hoặc sử dụng đất đã được ứng dụng phổ biến trên thế giới và đã đạt được những kết quả nhất định ở Việt Nam Dựa trên những thành tựu đó, đề tài “Ứng dụng viễn thám và GIS trong đánh giá sự biến đổi lớp phủ thực vật trên địa bàn tỉnh Đắk Lắk” được thực hiện để đánh giá những biến động của lớp phủ mặt đất đang diễn ra nhanh chóng dưới tác động của quá trình phát triển xã hội của tỉnh Đắk Lắk

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp kế thừa, thu thập và tổng hợp tài liệu

– Phương pháp này sử dụng với mục đích kế thừa các tài liệu nghiên cứu về vấn đề sử dụng và phân loại đất, các đề tài khoa học, các dự án quốc tế và trong nước có liên quan

– Thu thập, tổng hợp tài liệu về sử dụng và phân loại đất ở khu vực nghiên cứu + Các tài liệu, dữ liệu về môi trường đất

+ Các tài liệu về quy hoạch sử dụng đất – Kế thừa, cập nhật số liệu về địa hình,

– Thu thập và kế thừa các bản đồ liên quan như: + Bản đồ hành chính;

+ Bản đồ địa hình;

8

+ Bản đồ thỗ nhưỡng;

+ Bảng đồ hiện trạng và quy hoạch sử dụng đất;

6.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa

– Điều tra, khảo sát dọc trục đường chính kéo dài từ Đắk Lắk đến Buôn mê thuột và các địa phương lân cận

6.3 Phương pháp thống kê và xử lý số liệu

Trong nghiên cứu này sử dúng phương pháp giải đoán ảnh bằng mặt, tính toán chỉ

số thực vật NDVI(Normalized Difference Vegetation Index), phân loại gần đúng

nhất (Maximum Likelihood Classifier – MCL) và phương pháp đánh giá độ chính xác Kappa

6.4 Phương pháp GIS

Sử dụng hệ thống thông tin địa lý nhằm tích hợp các thông tin, số liệu, tài liệu, bản

đồi và trình bày các kết quả tính toán dưới dạng bản đồ

6.5 Phương pháp tham vấn ý kiến chuyên gia

Nội dung nghiên cứu được tham vấn ý kiến của các chuyên gia đầu ngành về GIS và viễn thám để hoàn thiện nghiên cứu

9

PHẦN II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Theo Lê Văn Trung (2010), Viễn thám được định nghĩa như là một khoa học nghiên cứu các phương pháp thu nhận, đo lường và phân tích thông tin của đối tượng (vật thể) mà không có những tiếp xúc trực tiếp với chúng

xuyên qua khí quyển, nó tương tác với đối tượng Phụ thuộc vào đặc tính của đối tượng và sóng điện từ mà năng lượng phản xạ hay bức xạ của đối tượng có sự khác nhau

5 Việc ghi năng lượng của bộ cảm biến (D) - sau khi năng lượng bị tán xạ hoặc phát xạ từ đối tượng, một bộ cảm biến để thu nhận và ghi lại sóng điện từ 6 Sự truyền tải, nhận và xử lý (E) - năng lượng được ghi nhận bởi bộ cảm biến

phải được truyền tải đến một trạm thu nhận và xử lý Năng lượng được truyền đi thường ở dạng điện Trạm thu nhận sẽ xử lý năng lượng này để tạo ra ảnh dưới dạng hardcopy hoặc là số

7 Sự giải đoán và phân tích (F) - ảnh được xử lý ở trạm thu nhận sẽ được giải đoán trực quan hoặc được phân loại bằng máy để tách thông tin về đối tượng 8 Ứng dụng (G) - đây là thành phần cuối cùng trong qui trình xử lý của công nghệ viễn thám Thông tin sau khi được tách ra từ ảnh có thể được ứng dụng

11

để hiểu tốt hơn về đối tượng, khám phá một vài thông tin mới hoặc hỗ trợ cho việc giải quyết một vấn đề cụ thể (Trần Thống Nhất, Nguyễn Kim Lợi, 2009) Hình 1: Nguyên lý hoạt động của viễn thám

Theo Nguyễn Kim Lợi nnk., (2009) Hệ thống thông tin địa lý được định nghĩa như là một hệ thống thông tin mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào, các thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu đầu ra liên quan về mặt địa lý không gian, nhằm hỗ trợ việc thu nhận, lưu trữ, quản lí, xử lí, phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp từ thông tin cho các mục đích con người đặt ra

12

Chức năng của GIS:

GIS có 4 chức năng cơ bản:

− Thu thập dữ liệu: dữ liệu sử dụng trong GIS đến từ nhiều nguồn khác nhau và GIS cung cấp công cụ để tích hợp dữ liệu thành một định dạng chung để so sánh và phân tích

− Quản lý dữ liệu: sau khi dữ liêu được thu thập và tích hợp, GIS cung cấp các chức năng lưu trữ và duy trì dữ liệu

− Phân tích không gian: là chức năng quan trọng nhất của GIS nó cung cấp các chức năng như nội suy không gian, tạo vùng đệm, chồng lớp

− Hiển thị kết quả: GIS có nhiều cách hiển thị thông tin khác nhau Phương pháp truyền thống bằng bảng biểu và đồ thị được bổ sung với bản đồ và ảnh ba chiều Hiển thị trực quan là một trong những khả năng đáng chú ý nhất của GIS, cho phép người sử dụng tương tác hữu hiệu với dữ liệu (Nguyễn Kim Lợi, Lê Cảnh Định, Trần Thống Nhất, 2009)

Giới thiệu vệ tinh Landsat:

Vệ tinh Landsat là tên chung cho hệ thống các vệ tinh chuyên dùng vào mục đích thăm dò tài nguyên Trái Đất Đầu tiên nó mang tên ERTS (Earth Resource Technology Sattellite) - kỹ thuật vệ tinh thăm dò Trái đất Hệ thống vệ tinh Landsat cho tới nay có thể nói là hệ thống vệ tinh mang tính chất quốc tế Có 8 vệ tinh trong chương trình này Và hiện nay là Landsat 8 Vệ tinh Landsat đầu tiên được phóng vào ngày 23/7/1972 và ngừng hoạt

Bảng 1: Thông số Landsat 8 (Nguồn: USGS (United States Geological Survey))

13 7- Short wave infrared 2 2.100-2.300 30 m

10- Thermal Infrared 1 10.6-11.2 100 m 11- Thermal Infrared 2 11.5-12.5 100 m

2 Sơ đồ phương pháp thực hiện đề tài

14

Cơ sở dữ liệu

• Thu nhập ảnh viễn thám Landsat 8• Khảo sát và thu nhập bản đồ địa chính• Phân loại mẫu

• Dữ liệu GIS

Xử lý ảnh viễn thám

• Tiền xử lý ảnh viễn thám

Phân loại ảnh

• Giải đoán ảnh bằng mắt• Phân loại thảm phủ

Đánh giá độ chính xác

• Tính hệ số Kappa và lập ma trận sai số

Thành lập bản đồ

• Thành lập bản đồ từng năm nghiên cứu

15

3 Cơ sở dữ liệu

3.1.Dữ liệu ảnh viễn thám landsat 8

Landsat 8 là vệ tinh được phóng gần đây nhất trong chương trình Landsat Chất lượng dữ liệu (tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu) và mức độ lượng tử hóa thông tin (12-bit) của vệ tinh Landsat-8 (OLI) và Cảm biến hồng ngoại nhiệt (TIRS) Cảm biến OLI trên vệ tinh Landsat-8 có 9 băng tần để thu thập phản xạ phổ của bề mặt trái đất ở các bước sóng rời rạc dọc trong dải quang phổ điện từ

16

Một ảnh vệ tinh Landsat được tải miễn phí từ Internet qua địa chỉ https://glovis.usgs.gov/app sẽ nhận được một file nén bao gồm 11 kênh ảnh được đánh số từ 1 đến 11 và 1 kênh BQA (Cung cấp thông tin về chất lượng của các điều kiện bề mặt, khí quyển và cảm biến có thể ảnh hưởng đến tính hữu ích tổng thể của một pixel nhất định) và 1 file siêu dữ liệu dạng txt chứa các thông tin chụp ảnh và tọa độ các góc của cảnh ảnh

Hình 2: Trang website tải dữ liệu ảnh

Đề tài sử dụng các kênh 2 ,3 ,4, 5 và BQA

3.2.Khảo sát và thu nhập bản đồ địa chính 3.1.1.Khảo sát thực địa

Việc khảo sát thực địa được thực hiện với tổng cộng 30 điểm mẫu, được chia thành 4 loại thực phủ khác nhau là khu dân cư (đô thị), mặt nước, đất trống và đất rừng

3.1.2.Thu nhập bản đồ địa chính

Sử dụng bản đồ địa chính Đắk Lắk năm 2015

3.3.Dữ liệu GIS

Ứng dụng phần mềm Arcmap 10.4 để xứ lý ảnh, thành lập bản đồ

Nghiên cứu đã sử dụng các điềm khống chế (GCPs) để hiệu chỉnh hình học nhằm xác định mối tương quan giữa hệ tọa độ ảnh và hệ tọa độ bản đồ

4.1.2 Gom nhóm kênh ảnh

Dữ liểu ảnh thu về từ Landsat 8 là một dãy gồm 11 kênh phô riêng lẻ, do vậy nên cần phải tiến hành gôm nhóm kênh ảnh để phục vụ cho việc giải đoán ảnh Nghiên cữu đã gom các kênh 4-3-2 (tổ hợp màu thực)

18

Để thuận lợi hơn trong việc giải đoán ảnh và tạo độ chính xác cao hơn thì tổ hợp màu cho tổ hợp ảnh đã gộp là hết sức cần thiết Vì việc tổ hợp màu, trộn ảnh màu với ảnh đen trắng là để tăng độ phân giải của ảnh và chỉnh lý bản đồ hiện trạng

Bảng 3: Bảng tổ hợp màu ảnh (Theo QGIS (Quantum GIS)

Tổ hợp kênh Tên tổ hợp 4 – 3 – 2 Màu tự nhiên 7 – 6 – 4 Màu giả (Đô thị) 5 – 4 - 3 Hồng ngoại (Thực vật) 6 – 5 – 2 Nông nghiệp

7 – 6 – 5 Thấm thấu khí quyển 5 – 6 – 2 Sức khỏe thực vật 5 – 6 - 4 Đất/Nước

7 – 5 – 3 Màu tự nhiên với sự thâm nhập khí quyển 7 – 5 – 4 Hồng ngoại sóng ngắn

6 – 5 – 3 Phân tích thực vật

4.1.3 Cắt ảnh

Thông thường ảnh viễn thám là một vùng có diện tích rất rộng ngoài thực địa, trong khi đối tượng nghiên cứu chỉ chiếm một phần hoặc có diện tích nhỏ trong ảnh đó Vì để tránh mất thời gian không thiết xử lý những vùng ngoài khu vực nghiên cứu thì việc cắt ảnh để hình thành một lớp dữ liệu ranh giới khu vực nghiên cứu là cần thiết

4.1.4 Xử lý mây

Các ảnh landsat 8 được chia thành 2 loại:

- Nhóm ảnh mục tiêu: Các ảnh mục tiêu là các ảnh có chứa pixel mây

- Nhóm ảnh kham khảo: Các ảnh không bị ảnh hưởng hoặc bị ảnh hưởng rất ít bởi mây và dùng để thay thế pixel mây

Trong đề tài này các bước lọc mây: 1 Hiệu chỉnh hệ số bức xạ

2 Xác định và nhận diện pixel mây

19

3 Xử lý pixel mây 4 Khảm ảnh

Cắt ảnh, chọn nơi output là nơi lưu trũ

Nhấn Arc Toolbox → Data Management Tools → Raster → Raster Processing → Clip → Xuất hiện hộp thoạt Clip

Trên hộp thoại clip, chọn kênh ảnh cần cắt vào input, output là nơi lưu trữ Hình 5: Công cụ Clip trên arcmap