Đồ án nghiên cứu đặc tính phổ và phân loại rừng ngập mặn bằng dữ liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao QUICKBIRD

Tính cấp thiết của đồ án Công nghệ viễn thám từ khi ra đời đã chứng tỏ những ưu điểm vượt trội so với các phương pháp nghiên cứu truyền thống.. Với những lý do trên,

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU………

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ ĐẶC ĐIỂM ẢNH VỆ TINH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO QUICKBIR………

1.1 Lịch sử ra đời và phát triển của công nghệ viễn thám………

1.2 Nguyên lý hoạt động của viễn thám………

1.3 Phân loại ảnh vệ tinh………

1.4 Ưu nhược điểm và ứng dụng của công nghệ viễn thám………

1.5 Ảnh vệ tinh độ phân giải cao và đặc điểm ảnh Quick bird…

1.5.1 Vệ tinh IKONOS………

1.5.2 Vệ tinh ORBVIEW (MỸ) ………

1.5.3 Vệ tinh QUICKBIRD (MỸ)………

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH PHỔ THỰC VẬT NGẬP MẶN VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ TRÊN ẢNH QUICKBIRD 2.1 Đặc tính phản xạ phổ của thực vật………

2.2 Nghiên cứu đặc tính phản xạ phổ của thực vật ngập mặn trên ảnh Quickbird

2.3Các phương pháp phân loại ảnh viễn thám………

2.3.1 Phương pháp phân loại tự động không kiểm định………

2.3.2 Phân loại bằng thuật toán xác suất cực đại (maximum likehood)……

2.3.3 Thuật toán phân loại hình hộp (PARALLEPIPED)

2.3.4 Thuật toán khoảng cách ngắn nhất (minimum distance)

2.3.5 Thuật toán khoảng cách MAHALANOBIS

2.4 Xây dựng phương pháp xử lý ảnh Quickbird nhằm tự động hóa phân loại rừng ngập mặn………

CHƯƠNG III: PHÂN LOẠI RỪNG NGẬP MẶN BẰNG DỮ LIỆU ẢNH VỆ

TINH QUICKBIRD………

3.1 Tổng quan về khu vực nghiên cứu ………

3.2 Phân loại rừng ngập mặn bằng phương pháp phân loại tự động có kiểm định………

3.3 Kết quả phân loại rừng ngập mặn dựa trên đặc tính phổ

3.4 Phân loại bằng phương pháp phân loại tự động có kiểm định

3.5 So sánh kết quả phân loại………

KẾT LUẬN, KIẾN NGHI………

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO………

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đồ án

Công nghệ viễn thám từ khi ra đời đã chứng tỏ những ưu điểm vượt trội

so với các phương pháp nghiên cứu truyền thống Với khả năng chụp lặp lạitrong thời gian ngắn, độ phủ trùm mặt đất rộng, có thể chụp ảnh những khu vực

đi lại rất khó khăn như biên giới, hải đảo, đầm lầy, … dữ liệu viễn thám đã đượcứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu, giám sát tài nguyên, môi trường cũng nhưphục vụ mục đích quốc phòng, an ninh

Các thuật toán phân loại tự động có kiểm định như xác suất cực đại,khoảng cách ngắn nhất, hình hộp tuy có nhiều ưu điểm nhưng kết quả phân loạiphụ thuộc chủ yếu vào kinh nghiệm người giải đoán Vì vậy việc nghiên cứu, đềxuất những phương pháp phân loại tự động không phụ thuộc vào người giảiđoán là hết sức cần thiết và cấp bách Với những lý do trên, tôi chọn đồ án tốt

nghiệp với đề tài “Nghiên cứu đặc tính phổ và phân loại rừng ngập mặn bằng

dữ liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao QUICKBIRD”

Để đạt được mục tiêu trên cần phải giải quyết những nhiệm vụ sau:

1 Nghiên cứu đặc điểm ảnh vệ tinh đa phổ độ phân giải cao QuickBird

2 Nghiên cứu đặc trưng phản xạ phổ của thực vật và nước trên ảnh vệ tinh

đa phổ QuickBird

3 Tìm hiểu các phương pháp phân loại tự động có kiểm định nhằm lựa chọnphương pháp thích hợp trong phân loại rừng ngập mặn

4 Xây dựng phương pháp tự động hóa phân loại rừng ngập mặn từ dữ liệuảnh đa phổ độ phân giải cao QuickBird trên cơ sở đặc trưng phản xạ phổ

2 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

+ Ý nghĩa khoa học: Hiện nay, các thuật toán phân loại tự động có kiểm

định (xác suất cực đại, hình hộp, khoảng cách ngắn nhất) tuy có rất nhiều ưuđiểm so với các thuật toán phân loại tự động không kiểm định nhưng vẫn phụthuộc nhiều vào kinh nghiệm và trình độ người giải đoán Trong đồ án này tácgiả nghiên cứu đề xuất phương pháp phân loại tự động dựa trên phân tích đặctrưng phản xạ phổ của thực vật ngập mặn và nước Do đó, kết quả nhận đượctrong đồ án có tính khoa học cao

+ Ý nghĩa thực tiễn: Ý nghĩa thực tiễn của đồ án thể hiện ở chỗ tăng

cường khả năng tự động hóa trong phân loại rừng ngập mặn mà vẫn đảm bảo độchính xác Phương pháp đề xuất trong đồ án có thể được sử dụng trong phân loạicác đối tượng đơn giản trên ảnh với ưu điểm độ chính xác cao, tiết kiệm thờigian và công sức, không phụ thuộc trình độ và kinh nghiệm người giải đoán

Cấu trúc đồ án: Đồ án chia làm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về công nghệ viễn thám và đặc điểm ảnh vệ tinh độphân giải cao QUICKBIRD

Chương 2: Nghiên cứu đặc tính phổ rừng ngập mặn và phương pháp xử lýảnh QUICKBIRD

Chương 3: Phân loại rừng ngập mặn bằng dữ liệu ảnh vệ tinh

QUICKBIRD

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ ĐẶC ĐIỂM ẢNH VỆ TINH ĐỘ PHÂN GIẢI CAO QUICKBIR

1.1 Lịch sử ra đời và phát triển của công nghệ viễn thám

viễn thám có thể tính từ thế ký thứ 4 trước công nguyên khi Aristote sángtạo ra camera – obscura (obscura - dark) Mặc dù những thành tựu đáng kể tronglý thuyết quang học đã đạt được từ thế kỷ 17 cũng như thấu kính quang học đãxuất hiện sớm hơn, bước phát triển thực sự đầu tiên của khoa học viễn thám làvào giữa thế kỷ 19 Vào năm 1839, Louis Daguerre đã đưa ra báo cáo công trìnhnghiên cứu về hóa ảnh photo, khởi đầu cho ngành chụp ảnh Bức ảnh đầu tiênchụp bề mặt trái đất từ khinh khí cầu được thực hiện vào năm 1858 bởi nhànhiếp ảnh người Pháp Gaspard Tournachon Ông đã sử dụng khinh khí cầu ở độcao 80 m để chụp ảnh vùng Bievre nước Pháp Từ sự việc này, năm 1858 đượccoi là năm khai sinh của kỹ thuật viễn thám Năm 1860, James Black đã chụpảnh vùng Boston, Mỹ cũng từ khinh khí cầu Năm 1863, Mackwell đã tìm ra cácđịnh luật về sóng điện từ, kết quả này là cơ sở vật lý cơ bản của lý thuyết viễnthám

Hình 1.1 Ảnh viễn thám đầu tiên trên thế giới (vùng Bievre, Pháp, 1858)

Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914 - 1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầucủa công nghệ chụp ảnh từ máy bay phục vụ mục đích quân sự Công nghệ chụp

ảnh từ máy bay đã kéo theo sự ra đời của rất nhiều thiết kế về các loại máy chụpảnh, là cơ sở hình thành một ngành khoa học mới: đo đạc ảnh (photogrametry).Năm 1929 ở Liên Xô cũ đã thành lập Viện nghiên cứu ảnh hàng khôngLeningrad, viện đã sử dụng ảnh hàng không để nghiên cứu địa mạo, thực vật,thổ nhưỡng Trong thời gian chiến tranh thế giới thứ 2 đã chứng kiến nhữngbước nhảy thực sự trong công nghệ viễn thám Ngành khoa học đo đạc ảnh đãphát triển lên tầm cao mới: tạo ra các dụng cụ cảm biến bước sóng hồng ngoại,các hệ thống radar, Trong thời gian này đã chứng kiến những cuộc thử nghiệmnghiên cứu các tính chất phản xạ phổ của bề mặt địa hình và chế thử các lớp cảnquang cho chụp ảnh màu hồng ngoại Dựa trên kỹ thuật này, một kỹ thuật dothám hàng không đã ra đời Trong vùng sóng dài của sóng điện từ, các hệ thốngsiêu cao tần (RADAR) đã được thiết kế và sử dụng để theo dõi và phát hiệnnhững vật thể chuyển động, nghiên cứu tầng ion Vào những năm 50 của thế kỷ

20 người ta tập trung nghiên cứu nhiều vào việc phát triển các hệ thống radar tạoảnh có cửa mở thực (RAR), đồng thời hệ thống radar có cửa mở tổng hợp(Syntheric Aparture Radar - SAR) cũng được xúc tiến nghiên cứu Vào năm

1956, tại Mỹ đã tiến hành thử nghiệm khả năng dủng ảnh hàng không trong việcphân loại và phát hiện kiểu thực vật Đến những năm 1960, các cuộc thử nghiệm

về ứng dụng ảnh hồng ngoại màu và đa phổ đã được tiến hành

Năm 1972, một mốc quan trọng trong lịch sử phát triển viễn thám đượcđánh dấu với việc Mỹ đã phóng thành công lên quỹ đạo vệ tinh nghiên cứu tàinguyên thiên nhiên Landsat Sự kiện này mang đến khả năng thu nhận thông tincó tính chất toàn cầu về môi trường xung quanh Cho đến hiện nay, đã có 7 vệtinh trong chương trình Landsat được thực hiện, trong đó có 6 vệ tinh đượcphóng thành công lên quỹ đạo Hiện nay, vệ tinh Landsat 7 vẫn hoạt động vàcung cấp một kho dữ liệu lớn trong nghiên cứu tài nguyên Trái đất

Trong những năm 60, 70 thế kỉ 20, tàu Apolo đã chụp Trái đất dưới dạngảnh nổi và đa phổ, cho ra các thông tin vô cùng hữu ích trong nghiên cứu mặtđất Ngành hàng không vũ trụ Liên Xô (cũ) và Nga ngày nay đã đóng vai trò tiên

phong trong nghiên cứu Trái đất từ vũ trụ Các nghiên cứu đã được thực hiệntrên các tàu vũ trụ có người như Soynz, Meteor, Cosmos hoặc trên các trạmSalyut Sản phẩm thu được là các ảnh chụp trên các thiết bị quét đa phổ độ phângiải cao, như MSU-E (trên Meteor - priroda) Các bức ảnh chụp từ vệ tinhCosmos có 5 kênh phổ khác nhau, với kích thước 18 x 18 cm Ngoài ra các ảnhchụp từ các thiết bị chụp KATE-140, MKF-6M trên trạm quỹ đạo Salyut cho ra

6 kênh ảnh thuộc dải phổ từ 0.4  mđến 0.89  m Độ phân giải mặt đất tại tâmảnh đạt 20 m

Các mốc thời gian cơ bản của lịch sử phát triển viễn thám được trình bàytrong bảng dưới đây

Bảng 1.1: Các mốc thời gian cơ bản của lịch sử phát triển Viễn thám

1800 Phát hiện ra tia hồng ngoại

1839 Bắt đầu chụp ảnh

1847 Phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy

1850-1860 Chụp ảnh từ khinh khí cầu

1909 Chụp ảnh từ máy bay

1010 – 1920 Nhận biết từ hàng không

1920 – 1930 Phát triển ngành chụp và đo ảnh

1930 – 1940 Phát triển radar

1940 Phân tích và ứng dụng ảnh chụp

1950 Từ phổ nhìn thấy đến không nhìn thấy

1950 – 1960 Nghiên cứu sâu về ảnh phục vụ mục đích quân sự

1960 – 1970 Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám

1972 Phóng vệ tinh Landsat – 1

1970 – 1980 Phát triển mạnh mẽ phương pháp xử lý ảnh số

1980 – 1990 Phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat

1986 Vệ tinh SPOT vào quỹ đạo

1990 đến nay Phát triển bộ cảm thu phổ đo tăng dải phổ và số lượng kênh phổ,

tăng độ phân giải của bộ cảm

1.2 Nguyên lý hoạt động của viễn thám

Viễn thám nghiên cứu đối tượng bằng giải đoán và tách lọc thong tin từdữ liệu chụp ảnh hàng không hoặc bằng giải đoán ảnh vệ tinh dạng số Các dữliệu dưới dạng ảnh chụp và ảnh số được thu nhận dựa trên việc ghi nhận nănglượng bức xạ và sóng phản hồi phát ra từ vật thể khi khảo sát Năng lượng phổdưới dạng sóng điện tử, nằm trên các dãi phổ khác nhau, cùng cho thong tin vềmột vật thể từ nhiều góc độ Xử lý ảnh số làm hiển thị rõ ảnh và tách lọc thôngtin từ các dữ liệu ảnh số dựa vào các thông tin chìa khóa về phổ bức xạ phát ra Việc giải đoán tách lọc thông tịn từ dữ liệu ảnh viễn thám được thực hiệndựa trên các cách tiếp cận khác nhau:

 Đa phổ

 Đa nguồn dữ liệu

 Đa thời gian

 Đa độ phân giải

 Đa phương pháp

Một hệ thống viễn thám thường bao gồm 7 phần tử có quan hệ chặt chẽvới nhau Trình tự hoạt động của các thành phần trong hệ thống viễn thám được

mô tả trong hình sau:

Hình 1.2: Các thành phần trong hệ thống viễn thám

Nguồn năng lượng (A): thành phần đầu tiên của hệ thống viễn thám là

nguồn năng lượng để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượngcần nghiên cứu Trong viễn thám chủ động sử dụng năng lượng phát ra từ nguồnphát đặt trên vật mang, còn trong viễn thám bị động, nguồn năng lượng chủ yếulà bức xạ mặt trời

Những tia phát xạ và khí quyển (B): năng lượng từ nguồn năng lượng tới

đối tượng nghiên cứu sẽ phải tương tác qua lại với khí quyển nơi nó đi qua

Sự tương tác với đối tượng (C): sau khi truyền qua khí quyển đến đối

tượng, năng lượng sẽ tương tác với đối tượng tùy thuộc vào đặc điểm của đốitượng và sóng điện từ Sự tương tác này có thể là sự truyền qua, sự hấp thụ haybị phản xạ trở lại khí quyển

Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm biến (D): sau khi năng lượng được

phát ra hoặc bị phản xạ từ đối tượng, cần có bộ cảm biến để tập hợp lại và thunhận sóng điện từ Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm sẽ mang thông tin củađối tượng

Sự truyền tải, thu nhận và xử lý (E): năng lượng được thu nhận bởi bộ

cảm cần được truyền tải (thường dưới dạng điện từ) đến một trạm thu nhận dữliệu để xử lý sang dạng ảnh Ảnh này là dữ liệu thô

Giải đoán và phân tích ảnh (F): ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng

trong các mục đích khác nhau Để nhận biết được các đối tượng trên ảnh cầnphải giải đoán chúng Ảnh được giải đoán bằng việc kết hợp các phương phápkhác nhau (giải đoán bằng mắt, giải đoán thực địa, giải đoán tự động, )

Ứng dụng (G): đây là thành phần cuối cùng của hệ thống viễn thám, được

thực hiện khi ứng dụng thông tin thu nhận được trong qúa trình xử lý ảnh vàocác lĩnh vực, bài toán cụ thể

1.3 Phân loại ảnh vệ tinh

Ảnh vệ tinh có thể được phân loại theo nhiều tiêu chí khác nhau: độ phângiải không gian, độ phân giải thời gian, tỉ lệ ảnh, diện tích phủ của ảnh, …

Dựa vào độ phân giải không gian, ảnh vệ tinh được chia làm các loại cơ

bản sau:

Ảnh vệ tinh độ phân giải thấp có độ phân giải không gian từ 100 m – 1000

m Một số ảnh vệ tinh độ phân giải thấp như Terra, AQUA (scaner MODIS 250

m, 1000 m), NOIAA ( AVHRR 1000 m, 4000 m), ENVISAT/MERIS (300 m –

1200 m), SPOT/Vegetation (1000m), KOMPSAT (Korea, 850 m), IRS-P4(India, 240m – 500m), Orbview – 2 (Mỹ, 1000m) Ảnh vệ tinh độ phân giải thấpđược dùng để giải quyết các bài toán về khí tượng thủy văn, nghiên cứu thực vậtở quy mô toàn cầu, nghiên cứu nhiệt độ mặt nước các đại dương, nghiên cứu vàdự đoán vụ mùa trong nông nghiệp, hiện tượng lũ lụt, hạn hán

Ảnh vệ tinh độ phân giải trung bình có độ phân giải không gian từ 10 m –

100 m Một số ảnh vệ tinh độ phân giải trung bình như LANDSAT (10m –60m), SPOT (15 m), ALOS (10m), ASTER (15m – 90m), RADARSAT – 1,RADARSAT – 2 (8m – 100m), ENVISAT (30 – 100m), Ảnh vệ tinh độ phângiải trung bình là nguồn dữ liệu viễn thám chính hiện nay Nó được dùng để giảiquyết các bài toán nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên, đánh giá biến động lớpphủ mặt đất, thành lập và hiện chỉnh bản đồ tỉ lệ trung bình, đánh giá ô nhiễmmôi trường,

Ảnh vệ tinh độ phân giải cao có độ phân giải không gian từ 1 m – 10 m.

Hiện nay, đa số các vệ tinh đều tích hợp các chế độ chụp ảnh ở độ phân giải cao.Một số ảnh vệ tinh độ phân giải cao như SPOT (PAN, 2.5 m), RADARSAT – 1,RADARSAT – 2 (Sportline, Untra-Fine, 1m – 3m), GEO-EYE 1 (1.65 m), Ảnh vệ tinh độ phân giải cao được dùng để thành lập và hiện chỉnh bản đồchuyên đề tỉ lệ lớn (> 1: 10 000), dùng trong nghiên cứu nông – lâm nghiệp,trong mục đích quân sự,

Ảnh vệ tinh độ phân giải siêu cao có độ phân giải không gian từ 1m trở

xuống Ảnh vệ tinh độ phân giải siêu cao được dùng trong mục đích quân sự để

do thám, phát hiện ngụy trang, dùng trong thành lập và hiện chỉnh bản đồ tỉ lệlớn ( > 1: 1000), trong quy hoạch đất đai đô thị, Một số vệ tinh chụp ảnh độ

phân giải siêu cao như Orbview (PAN, 1m), Worldview (0.5 – 0.59 m),Quickbird (PAN, 0.61 – 0.72 m),

Dựa vào độ phân giải phổ, ảnh vệ tinh có thể chia làm các loại như sau:

Ảnh đơn sắc Ảnh vệ tinh đơn sắc là những ảnh chỉ có một kênh phổ (ảnh

Panchromatic, ảnh radar, )

Ảnh đa phổ là những ảnh vệ tinh gồm một số kênh phổ Những vệ tinh

thu nhận ảnh đa phổ thông dụng hiện nay như Landsat (7 kênh đa phổ), Spot – 5(4 kênh đa phổ), Aster (14 kênh phổ),

Ảnh siêu phổ là những ảnh vệ tinh bao gồm số lượng lớn kênh phổ (từ

hàng chục đến hàng trăm kênh phổ) Ảnh siêu phổ thu nhận thông tin về vật thểtrong một dải phổ rất hẹp nên có thể hiện được đặc trưng phổ của các đối tượngmà trên ảnh đa phổ không nhận biết được Một số loại ảnh siêu phổ thông dụnghiện nay như AVIRIS (224 kênh phổ), HyMap, …

Theo tỉ lệ ảnh, ảnh vệ tinh được chia làm các loại: ảnh vệ tinh tỉ lệ rất

nhỏ, tỉ lệ nhỏ, tỉ lệ trung bình, tỉ lệ lớn

Ảnh vệ tinh tỉ lệ rất nhỏ Ảnh vệ tinh tỉ lệ rất nhỏ có tỉ lệ trong khoảng 1:

10 000 000 – 1: 100 000 000 Ảnh vệ tinh loại này thường được chụp trên các vệtinh địa tĩnh và các vệ tinh thời tiết ở quỹ đạo gần của Trái đất

Ảnh vệ tinh tỉ lệ nhỏ: 1: 1000 000 – 1: 10 000 000 Ảnh vệ tinh loại này

được chụp trên các vệ tinh nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên, tàu vũ trụ và trạmnghiên cứu không gian

Ảnh vệ tinh tỉ lệ trung bình : 1: 100 000 – 1: 1000 000 Ảnh vệ tinh loại

này được thu nhận từ các vệ tinh nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên – bản đồ

Ảnh vệ tinh tỉ lệ lớn: 1: 10 000 – 1: 100 000 Ảnh vệ tinh loại này thu

nhận từ các vệ tinh với mục đích do thám, lập bản đồ địa hình tỉ lệ lớn Tỉ lệ ảnhvệ tinh loại này tương đương với ảnh hàng không

Theo diện tích vùng phủ của một ảnh, ảnh vệ tinh được chia làm các loại

sau:

Ảnh vệ tinh vùng phủ toàn cầu: diện tích vùng phủ khoảng 10 triệu km2,

đường kính vùng phủ khoảng 10 000km

Ảnh vệ tinh vùng phủ khu vực lớn: diện tích vùng phủ khoảng 1 triệu km2,

đường kính vùng phủ khoảng 500 – 3000 km

Ảnh vệ tinh vùng phủ khu vực trung bình: diện tích vùng phủ khoảng 10

000 km2, đường kính vùng phủ khoảng 50 – 500 km

Ảnh vệ tinh vùng phủ khu vực nhỏ: diện tích vùng phủ khoảng 100 km2,

đường kính vùng phủ khoảng 10 – 50 km

1.4 Ưu nhược điểm và ứng dụng của công nghệ viễn thám

Viễn thám là một khoa học có lịch sử phát triển lâu đời, tuy nhiên mớiđược ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu tài nguyên, giám sát môi trường trongkhoảng hơn 3 thập kỷ gần đây So với những phương pháp nghiên cứu truyềnthống, công nghệ viễn thám có những ưu điểm vượt trội thể hiện qua các điểmsau:

 Độ phủ trùm không gian của tư liệu bao gồm các thông tin về tài nguyên,môi trường trên diện tích lớn của trái đất gồm cả những khu vực rất khóđến được như rừng nguyên sinh, đầm lầy và hải đảo;

 Có khả năng giám sát sự biến đổi của tài nguyên, môi trường trái đất dochu kỳ quan trắc lặp và liên tục trên cùng một đối tượng trên mặt đất củacác máy thu viễn thám Khả năng này cho phép công nghệ viễn thám ghilại được các biến đổi của tài nguyên, môi truờng giúp công tác giám sát,kiểm kê tài nguyên thiên nhiên và môi trường;

 Sử dụng các dải phổ đặc biệt khác nhau để quan trắc các đối tượng (ghinhận đối tượng), nhờ khả năng này mà tư liệu viễn thám được ứng dụngcho nhiều mục đích, trong đó có nghiên cứu về khí hậu, nhiệt độ của tráiđất;

 Cung cấp nhanh các tư liệu ảnh số có độ phân giải cao và siêu cao, là dữliệu cơ bản cho việc thành lập và hiện chỉnh hệ thống bản đồ quốc gia vàhệ thống CSDL địa lý quốc gia

Bên cạnh những ưu điểm to lớn trên, công nghệ viễn thám vẫn còn tồn tạimột số nhược điểm cơ bản:

 Để xử lý và phân tích dữ liệu ảnh vệ tinh yêu cầu trình độ chuyên môncao và kinh nghiệm trong thực hành;

 Đối với những vùng nghiên cứu có diện tích nhỏ, sử dụng kỹ thuật viễnthám không kinh tể do giá thành cao;

 Các phần mềm để xử lý ảnh vệ tinh có giá thành cao;

 Nếu kết quả giải đoán ảnh viễn thám chưa được kiểm tra bằng công tácngoại nghiệp, việc sử dụng sẽ có nhiều hạn chế

Với những ưu điểm to lớn trên, công nghệ viễn thám đã được ứng dụngrộng rãi trong hầu khắp các lĩnh vực kinh tế và môi trường Trong một số trườnghợp, công nghệ viễn thám là không thể thay thế, như khi nghiên cứu các vùngbiển, hải đảo, các vùng thiếu dữ liệu bản đồ, …Những lĩnh vực ứng dụng cơ bảncủa công nghệ viễn thám bao gồm:

a) Nông, lâm nghiệp

 Xác định loại thực vật;

 Dự báo mùa vụ và kiểm tra trạng thái cây trồng;

 Kiểm kê rừng;

 Đánh giá trạng thái và xác định quần thể thực vật;

 Đánh giá trạng thái lớp phủ thực vật;

 Xác định mật độ phủ thực vật;

 Xác định trạng thái thổ nhưỡng;

 Xác định thành phần thổ nhưỡng;

 Đánh giá sự lây lan cháy rừng

b) Sử dụng đất đai

 Giải đoán các loại đất đai;

 Lập và hiện chỉnh bản đồ sử dụng đất đai;

 Đánh giá độ phì nhiêu của đất;

 Xác định ranh giới lãnh thổ thành thị và nông thôn;

 Quy hoạch vùng;

 Lập hệ thống mạng giao thông;

 Lập bản đồ đường biên rừng ngập nước

c) Địa chất

 Xác định các loại khoáng sản;

 Lập bản đồ cấu trúc các lớp địa chất, địa mạo;

 Hiện chỉnh bản đồ địa chất;

 Xác định ranh giới các lớp trầm tích;

 Lập bản đồ sự phát triển của núi lửa;

 Lập bản đồ các lớp trầm tích mới do sự hoạt động của núi lửa;

 Lập bản đồ dạng địa hình;

 Hiển thị cấu trúc khu vực;

 Hiển thị các đối tượng thẳng

d) Tài nguyên nước

 Lập bản đồ đường biên mặt nước;

 Lập bản đồ vị trí ngập lụt;

 Xác định đường biên và độ dày lớp tuyết phủ;

 Nghiên cứu sông băng;

 Nghiên cứu hiện tượng “nước nở hoa”, sự di chuyển và lắng đọng đất bồi;

 Kiểm kê hồ;

 Xác định đường biên các công trình thủy lợi

e) Nghiên cứu biển

 Nghiên cứu quần thể động vật biển;

 Nghiên cứu dòng chảy và độ đục/trong của nước;

 Lập bản đồ biến động đường bờ;

 Lập bản đồ địa hình vùng nước nông;

 Theo dõi lớp băng phủ;

 Nghiên cứu sóng biển và các dòng xoáy

f) MÔI TRƯỜNG

 Quan trắc khu vực có tài nguyên thiên nhiên;

 Lập bản đồ và quan trắc ô nhiễm môi trường nước;

 Quan trắc ô nhiễm không khí;

 Xác định hậu quả thiên tai;

 Quan trắc những tác động tiêu cực đến môi trường

Việc ứng dụng công nghệ viễn thám để giám sát tài nguyên và môi trườngở VIỆT NAM trong thời gian qua tuy đã thu được một số kết quả song còn ít,tản mạn và trên thực tế chưa đáp ứng được nhu cầu Các ứng dụng công nghệviễn thám chủ yếu mới tập trung vào lĩnh vực hiện chỉnh bản đồ địa hình, thànhlập một số bản đồ chuyên đề, bước đầu đề cập đến ứng dụng công nghệ viễnthám phục vụ quản lý đất đai và một số khía cạnh của môi trường Thực tế đóđòi hỏi phải đẩy mạnh ứng dụng rộng rãi công nghệ viễn thám phục vụ quản lýtài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường Để đạt được nhiệm vụ trên việcđầu tư công nghệ mới nhằm xây dựng đồng bộ hệ thống thu nhận, xử lý dữ liệuvà áp dụng tư liệu ảnh vũ trụ là yêu cầu cần thiết với VIỆT NAM hiện nay Năm

2003, dự án xây dựng hệ thống giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường ởViệt Nam được thực hiện bằng nguồn vốn ODA của Pháp Tháng 6 năm 2005Trung tâm Viễn thám (Bộ Tài nguyên và Môi trường) đã ký hợp đồng với Công

ty Hàng không Vũ trụ Châu Âu (EADS) tiến hành thực hiện dự án trong thờigian 3 năm Hệ thống giám sát Tài nguyên thiên nhiên và Môi trường bao gồm 3thành phần:

 Trạm thu mặt đất cho phép thu trực tiếp từ vệ tinh ảnh Spot 2, 4 và 5 (cácảnh có độ phân giải từ 2,5m, 5m, 10m và 20m), ảnh Envisat ASAR(radar) độ phân giải 30m và ảnh MERIS độ phân giải thấp 300m phục vụcho nghiên cứu nhiệt độ và độ mặn nước biển;

 Trung tâm Dữ liệu Quốc gia có khả năng xử lý, phân tích, lưu trữ và phânphối các dữ liệu thu nhận được;

 Hệ thống ứng dụng dữ liệu (gồm 15 đơn vị) cho phép sử dụng các dữ liệuđã được xử lý ở Trung tâm dữ liệu vào các mục đích riêng của từng cơquan, tổ chức

Lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất Cho đến nay, ảnh vệ tinh đã được

nhiều cơ quan ở nước ta sử dụng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất phủtrùm các vùng lãnh thổ khác nhau, từ khu vực nhỏ đến tỉnh, vùng và toàn quốc

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất của các vùng như Tây Nguyên, Đồng bằngsông Cửu Long, Đồng bằng sông Hồng,… được thành lập trong khuôn khổ cácchương trình điều tra tổng hợp, đều đã sử dụng ảnh vệ tinh như một nguồn tàiliệu chính Những bản đồ này được thành lập trong những năm 1989, 1990 và

do các cơ quan nghiên cứu khoa học và điều tra cơ bản thực hiện Bản đồ đượcthành lập chủ yếu ở tỉ lệ 1: 250 000

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất toàn quốc năm 1990 tỉ lệ 1: 1 000 000 đượcthành lập bằng nhiều nguồn tài liệu, trong đó ảnh vệ tinh Landsat - TM Bản đồnày do Tổng cục Quản lý Ruộng đất (nay thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường),cùng một số các cơ quan khác thực hiện Bên cạnh đó, năm 1993 Tổng cụcQuản lý đất đai, Cục Đo đạc và Bản đồ Nhà nước (Bộ Tài nguyên và Môitrường), Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Viện Điều traQuy hoạch rừng, Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp (Bộ Nông nghiệp vàPhát triển Nông thôn) đã thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất toàn quốc tỉ lệ1: 250 000 bằng ảnh Landsat - TM

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp tỉnh và các khu vực hẹp hơn của một sốđịa phương cũng được thành lập bằng ảnh vệ tinh Những bản đồ này thườngđược thành lập ở các tỉ lệ 1:100 000 (cấp tỉnh) đến 1: 25 000 (khu vực cụ thể) và

do các Viện thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, ViệnQuy hoạch và Thiết kế nông nghiệp, Trung tâm Viễn thám thuộc Bộ Tài nguyênvà Môi trường và một số Trường Đại học thực hiện trong khuôn khổ các đề tàinghiên cứu và các dự án

Năm 2000, một số Sở Tài nguyên và Môi trường đã tiến hành thử nghiệmthành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng ảnh vệ tinh Trung tâm Viễn thám,Bộ Tài nguyên Môi trường đã thành lập bình đồ ảnh vũ trụ tỷ lệ 1: 10 000 phụcvụ kiểm kê đất đai của 13 tỉnh trong đợt kiểm kê đất năm 2005

Từ 1979 ảnh vệ tinh được bắt đầu sử dụng trong việc xây dựng bản đồhiện trạng rừng và trở thành một công cụ quan trọng trong điều tra quy hoạch vàthiết kế kinh doanh rừng Ảnh vệ tinh Landsat TM được sử dụng rất nhiều trongxây dựng các bản đồ rừng cấp vùng và toàn quốc (1985 -1990) trong Chươngtrình “Điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc, giaiđoạn 1991-1995”, nghiên cứu biến động rừng ngập mặn trong 20 năm ở MinhHải, dự án Mê Công “Theo dõi, đánh giá biến động lớp phủ rừng” (Forest CoverMonitoring) Ảnh vệ tinh Landsat ETM+ được sử dụng trong Chương trình

“Điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toàn quốc, giai đoạn2001-2005” để lập bản đồ rừng và sử dụng đất cho 64 tỉnh, thành phố hoàn toànbằng công nghệ xử lý ảnh số Ảnh vệ tinh SPOT được sử dụng trong cácChương trình “Điều tra, đánh giá và theo dõi diễn biến tài nguyên rừng toànquốc, giai đoạn 1996-2000” để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng và sử dụng đấtcấp tỉnh tỷ lệ 1:100.000, dự án phục hồi rừng ngập mặn Cà Mau, dự án “Pháttriển hệ thống thông tin rừng nhiệt đới – Information System DevelopmentProject for Tropical Forests” Ảnh vệ tinh độ phân giải cao Quickbird (độ phângiải không gian, SPOT5 được sử dụng trong việc xây dựng bản đồ hiện trạngrừng và sử dụng đất tỷ lệ 1:10000 cho 2 lâm trường M’drac và Nam Nung(2004-2005), các xã vùng đệm thuộc dự án Bảo vệ và Phát triển những vùng đấtngập nước ven biển miền Nam Việt Nam do WB tài trợ (2005)

Đối với nông nghiệp, ứng dụng công nghệ viễn thám chủ yếu được triểnkhai trong các công trình nghiên cứu đơn lẻ hay môt số các dự án do nước ngoàitài trợ Trong khuôn khổ các dự án “Quy hoạch nguồn nước lưu vực Srepok” và

“Phát triển bền vững đất nông nghiệp Tây Nguyên” Viện Quy hoạch và Thiết kếNông nghiệp đã phối hợp với một số cơ quan, tổ chức trong và ngoài nước lập

bản đồ sử dụng đất trên cơ sở giải đoán bằng mắt ảnh vệ tinh Landsat MSS, TMvà SPOT Viện đã sử dụng kết hợp các phần mềm xử lý ảnh viễn thám và GISxây dựng bản đồ lớp phủ một số xã thí điểm tỉnh Bắc Kạn từ ảnh SPOT Một dựán thử nghiệm “Hệ thống thông tin cây trồng Việt Nam” đã thực hiện ở huyệnĐại Từ, Thái Nguyên với mục tiêu cung cấp nhanh chóng, xác thực số liệu vềqui mô diện tích cây trồng (trọng tâm là cây chè) từ tư liệu viễn thám, so sánh sốliệu thu thập từ nguồn này với thống kê và đề xuất một số giải pháp phát triểnvùng sản xuất chè Dự án đã góp phần chứng minh khả năng lớn của công nghệviễn thám và GIS trong đáp ứng kịp thời nhu cầu giám sát diễn biến diện tíchcây trồng nông nghiệp và dự báo những vùng có thay đổi lớn ở cấp quốc gia,đồng thời tạo cơ sở khoa học tin cậy cho những quyết định về quy hoạch nôngnghiệp nông thôn và những quyết sách về chuyển đổi cơ cấu nông nghiệp vàphát triển nông sản hàng hóa Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã giaocho viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp chủ trì dự án “ Điều tra hiện trạngsản xuất một số cây công nghiệp lâu năm toàn quốc (chè, cà phê, cao su, hồ tiêuvà điều) ” Ảnh viễn thám SPOT5 với độ phân giải 10m đa phổ và 2,5m toàn sắcđược sử dụng trong điều tra diện tích các loại cây công nghiệp lâu năm trọngđiểm Dự án được thực hiện trong 2 năm 2006-2007.

Nghiên cứu biến động sử dụng đất Nghiên cứu biến động sử dụng đất

là một trong những lĩnh vực quan trọng và khó khăn trong điều tra, giám sát môitrường, trong đó ảnh vệ tinh đã được sử dụng như một công cụ hữu hiệu Nhiều

cơ quan nghiên cứu khoa học, điều tra cơ bản, giáo dục ở nước ta đã quan tâmđến ứng dụng công nghệ viễn thám để thực hiện nhiệm vụ này như Viện Địa lý,Địa chất, Vật lý, Nghiên cứu biển thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Côngnghệ Quốc gia, Trung tâm Viễn thám, Liên đoàn Bản đồ Địa chất thuộc Bộ Tàinguyên và Môi trường, Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp, Viện Điều traQuy hoạch Rừng thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Trường Đạihọc Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội) , đã tiến hành nhiều thử

nghiệm dưới dạng các đề tài nghiên cứu, các dự án và đã thu được những kếtquả ban đầu quan trọng

Trong chương trình của Cục Bảo vệ Môi trường, Trung tâm Viễn thám Bộ Tài nguyên và Môi trường và một số cơ quan khác đã sử dụng ảnh vệ tinh đathời gian để khảo sát biến động của bờ biển, lòng sông, biến động rừng ngậpmặn, diễn biến rừng, biến động lớp phủ mặt đất và sử dụng đất (ở một số vùng).thành lập các bản đồ rừng ngập mặn tỉ lệ 1: 100 000 phủ trùm toàn dải ven biểnvà tỉ lệ lớn hơn cho từng vùng, bản đồ đất ngập nước toàn quốc tỉ lệ 1: 250.000.Tuy mới là bước đầu, nhưng cũng đã có một số công trình sử dụng tư liệu viễnthám vào nghiên cứu biến động lớp phủ/sử dụng đất Nghiên cứu của Viện Quyhoạch và Thiết kế Nông nghiệp trong đề tài “Ứng dụng tư liệu viễn thám và hệthông tin địa lý trong đánh giá biến động lớp phủ và sử dụng đất ở lưu vựcSrepok, Tây Nguyên, Việt Nam” cho thấy chặt phá rừng để mở rộng đất canhtác nông nghiệp là xu hướng chính trong biến động sử dụng đất ở khu vực này.Trong dự án “Áp dụng viễn thám và GIS để nghiên cứu hiện trạng và biến độngmôi trường tỉnh Ninh Thuận” (TS Nguyễn Ngọc Thạch, 1999) ảnh vệ tinh đa thời gianlà nguồn tư liệu để phân tích sự thay đổi về vị trí và diện tích các đơn vị môitrường, sự biến đổi thảm thực vật, biến đổi hình thức sử dụng đất, biến đổi vềdiện tích và vị trí các loại tai biến Đồng thời, với mục đích mở rộng ứng dụngcông nghệ viễn thám, Viện Địa lý và Cục Bảo vệ Môi trường đã thực hiện đề tài

-“Nghiên cứu thử nghiệm sử dụng tư liệu viễn thám độ phân giải trung bình phụcvụ giám sát, quản lý môi trường và tài nguyên” (Hà Nội, 2002) Trong đó các tácgiả đã thử nghiệm sử dụng ảnh MODIS để thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt vàsử dụng đất, bản đồ phân bố rừng và thảm thực vật tỉ lệ 1: 500 000 vùng TâyNguyên và Đông Nam Bộ và một số bản đồ khác Bản đồ sử dụng đất và biếnđộng sử dụng đất do Viện Quy hoạch và Thiết kế Nông nghiệp thành lập từ xửlý và phân loại tự động dữ liệu ảnh vệ tinh (SPOT 3, 4, 5 và Landsat ETM) phụcvụ nghiên cứu ảnh hưởng của đô thị hoá ở các thành phố cấp 2: Hải Dương và

Vĩnh Yên tới sự thay đổi về sử dụng đất vùng ven đô theo thời gian 2003)

(1988-Như vậy, trong những năm qua nhiều cơ quan ở Việt Nam đã tiếp cận vớicông nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra, giám sát môi trường, nói chung,nghiên cứu biến động lớp phủ/sử dụng đất, nói riêng Tuy nhiên, những kết quảthu được còn mang tính đơn lẻ, tản mạn và được thực hiện trong khuôn khổ củacác đề tài, các dự án với các mục tiêu khác nhau, rất khó áp dụng trên diện rộng.Các công trình nghiên cứu chủ yếu mới chỉ khai thác thế mạnh của viễn thámtrong lập bản đồ

Sử dụng ảnh radar theo dõi lúa Cho đến nay ở Việt Nam đã có một số

nghiên cứu ứng dụng tư liệu viễn thám quang học như ảnh NOAA/AVHRRhoặc SPOT/Vegetation cho việc theo dõi sự tăng trưởng mùa màng, nói chung,và mùa vụ lúa nói riêng Tuy nhiên độ phân giải không gian của chúng (1 km)không cho phép theo dõi từng thửa ruộng Các tư liệu viễn thám quang học khácnhư Landsat và SPOT có thể sử dụng cho mục đích này, nhưng phần lớn thờigian gieo trồng lúa ở vùng nhiệt đới là mùa mưa, nhiều mây Vì vậy không hoặcít khi có được ảnh quang học có chất lượng tốt Để khắc phục hạn chế này, các

tư liệu viễn thám radar được sử dụng vì ảnh radar cho phép quan sát bề mặt tráiđất độc lập với điều kiện thời tiết và sự chiếu sáng của mặt trời, thích hợp choviệc giám sát sự tăng trưởng cây lúa, lập bản đồ và dự báo năng suất mùa vụ

Tại Việt Nam, thông qua một dự án hợp tác giữa viện nghiên cứu lúaIRRI, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và Đại học Cần Thơ đã chọn một khu vựctại Đồng Bằng Sông Cửu Long làm thử nghiệm theo dõi lúa (1998) Trongkhuôn khổ chương trình công nghệ thông tin IT 2000, Trung tâm liên ngànhviễn thám và GIS thực hiện dự án nghiên cứu “Sử dụng tư liệu Radasat trongtheo dõi lúa ở đồng bằng sông Cửu Long” Có thể nói từ năm 2000 trở về trước,các nghiên cứu ở Việt Nam dừng ở mức lập bản đồ các vùng trồng lúa từ ảnhradar Sau này, vấn đề theo dõi sinh trưởng và dự báo năng suất lúa bằng các tưliệu radar được thực hiện ở một số tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long (Sóc

Trăng, An Giang) Trong đó tập trung chủ yếu vào nghiên cứu ứng dụng tư liệuviễn thám SAR đa thời gian để tìm hiểu mối quan hệ của chúng với chu kỳ sinhtrưởng của cây lúa Trong khuôn khổ dự án thử nghiệm sử dụng ảnh ENVISATASAR theo dõi và dự báo lúa ở Bắc Bộ Việt Nam (2005), Viện Quy hoạch vàThiết kế Nông nghiệp phối hợp với SARMAP đã tiến hành khảo sát trên 100điểm ở Thái Binh.

Nhìn chung, kết quả sử dụng tư liệu ảnh radar ở VIỆT NAM, nhất là trongnông nghiệp còn rất khiêm tốn do công nghệ xử lý khá mới mẻ và phức tạp, đặcđiểm manh mún, xen kẽ trong phương thức canh tác Nhưng về lâu dài, nó rấtphù hợp với Việt Nam bởi cho phép quan sát bề mặt trái đất độc lập với điềukiện thời tiết và sự chiếu sáng của mặt trời

1.5 Ảnh vệ tinh độ phân giải cao và đặc điểm ảnh Quickbird

Ảnh vệ tinh độ phân giải cao là những ảnh vệ tinh có độ phân giải khônggian cao hơn 10m Ngày nay trên thế giới phổ biến rất nhiều hệ thống vệ tinh

viễn thám độ phân giải cao như IKonos , Orbview , Quickbird …

Ứng dụng của vệ tinh IKONOS (MỸ)

 Thành lập và hiện chỉnh bản đồ địa hình và các bản đồ chuyên đề tỉ lệ đến1: 5000;

 Thành lập mô hình số địa hình có độ chính xác đến 1-3 m theo độ cao;

 Kiểm tra các địa điểm xây dựng và công nghiệp khai khoáng;

 Đánh giá hiện trạng rừng;

 Thành lập sơ đồ sử dụng đất đai, nghiên cứu dự đoán mùa vụ;

 Hiện chỉnh các bản đồ chi tiết phục vụ việc phát triển đô thị;

 Các bài toán liên quan đến bảo vệ môi trường;

Hình 1.3 Vệ tinh Ikonos (Mỹ)

1.5.2 Vệ tinh ORBVIEW (MỸ)

Vệ tinh Orbview là một trong những vệ tinh thương mại có độ phân giảikhông gian cao đầu tiên trên thế giới Orbview được phóng lên quỹ đạo vào 16–06–2003, độ cao quỹ đạo 470 km, độ nghiêng quỹ đạo 97 độ Độ phân giảikhông gian tại kênh toàn sắc là 1 m, tại các kênh đa phổ là 4 m Dữ liệu có cấutrúc 11 bit (2048 mức độ xám) Độ rộng của ảnh vệ tinh tại trực tâm 8 km Chu

kỳ lặp lại của ảnh tại một điểm trên mặt đất: 1–5 ngày phụ thuộc độ rộng củavùng chụp Do sự cố trong phần cứng, ngày 04– 03–2007 vệ tinh Orbview đãdừng hoạt động

Hình 1.4 Vệ tinh Orbview và ảnh chụp từ vệ tinh Orbview

Với việc phát triển của công nghệ viễn thám, nhiều thế hệ bộ cảm có độphân giải cao đã đợc thiết kế

Ưng dụng của vợ̀ tinh ORBVIEW (MỸ)

 Thành lọ̃p và hiợ̀n chỉnh bản đụ̀ địa hình cũng như các bản đụ̀ chuyờn đề tỉlợ̀ đến 1: 5000;

 Xõy dựng mụ hình sụ́ địa hình có đụ̣ chính xác đến 1 – 3 m theo đụ̣ cao;

 Quản lý rừng;

 Quản lý cơ sở hạ tõ̀ng các khu vực xõy dựng, cụng nghiợ̀p dõ̀u khí, khíđụ́t;

 Nghiờn cứu mùa vụ trong nụng nghiợ̀p,

1.5.3 Vệ tinh QUICKBIRD (MỸ)

Hình 1.5 Vệ tinh Quickbird (MỸ)

Đặc điểm ảnh Quickbird Vệ tinh Quickbird là một trong những vệ tinh

cung cấp ảnh có độ phân giải không gian cao nhất hiên nay (0.61 m – kênh toànsắc), độ phân giải không gian ở các kênh đa phổ là 2.44 m Khi ghi ghép cáckênh đa phổ và toàn sắc, Quickbird cho ảnh có độ phân giải 0.7 m

Quickbird được phóng lên quỹ đạo vào 18 – 10 – 2001, là vệ tinh thứ 2sau Ikonos cho ra ảnh có độ phân giải cao so với ảnh chụp photos Chu kỳ lặp tạimột điểm trên mặt đất là 3 – 4 ngày Diện tích phủ mặt đất tại trực tâm 16.5 x16.5 km, tại vị trí cách trực tâm 25 độ: 28 x 28 km Dữ liệu vệ tinh Quickbird cócấu trúc 11 bit (2048 mức độ xám)

Bảng 1.2 M t số tính chất của ảnh v tinh Quickbird ột số tính chất của ảnh vệ tinh Quickbird ệ tinh Quickbird

Tên kênh ảnh Tên phổ Bước sóng ( m ) Độ phân giải (m)

Ảnh vệ tinh Quickbird có ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kinh tế vàmôi trường, cũng như sử dụng trong mục đích quân sự Một số lĩnh vực chínhứng dụng ảnh vệ tinh Quickbird:

 Thành lập và hiện chỉnh bản đồ địa hình cũng như các bản đồ chuyên đề tỉlệ đến 1: 2000;

 Kiểm tra, đánh giá các khu vực xây dựng, khu công nghiệp dầu khí và khíđốt;

 Quan sát cơ sở hạ tầng giao thông, năng lượng, thông tin viễn thông;

 Quan sát mùa vụ trong nông nghiệp, lập sơ đồ sử dụng đất đai, phân loạicác loại đất sử dụng;

 Sử dụng trong lâm nghiệp, đánh giá hiện trạng rừng,

Hình 1.6 Một số ảnh vệ tinh thu nhận từ vệ tinh Quickbird (a – Khakhasia, 2007, b – Saudi Arabi,

2005, c – Nga, 2003)

Ứng dụng của vệ tinh QUICKBIRD (MỸ)

 Thành lập và hiện chỉnh bản đồ địa hình cũng như các bản đồ chuyên đề tỉlệ đến 1: 2000;

 Kiểm tra, đánh giá các khu vực xây dựng, khu công nghiệp dầu khí và khíđốt;

 Quan sát hiện trạng giao thông, năng lượng, thông tin viễn thông;

 Quan sát mùa vụ trong nông nghiệp, lập sơ đồ sử dụng đất đai, phân loạicác loại đất sử dụng;

 Sử dụng trong lâm nghiệp, đánh giá hiện trạng rừng,

CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH PHỔ THỰC VẬT NGẬP MẶN VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ TRÊN ẢNH QUICKBIRD

2.1 Đặc tính phản xạ phổ của thực vật

Khả năng phản xạ phổ phụ thuộc vào bước sóng điện từ là cơ sở quantrọng nhất khi giải đoán thực vật Trong dải sóng điện từ nhìn thấy, các sắc tốcủa lá cây ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ của nó, đặc biệt là chất diệp lục(clorophyl) trong lá cây Trong dải sóng nhìn thấy, thực vật ở trạng thái tươi tốtvới hàm lượng diệp lục cao trong lá cây sẽ có khả năng phản xạ phổ cao ở bướcsóng xanh lá cây (green), giảm xuống ở vùng sóng đỏ (red) và tăng rất mạnh ởvùng sóng cận hồng ngoại (NIR)

Khả năng phản xạ phổ của lá cây ở vùng sóng ngắn và vùng ánh sáng đỏthấp Hai vùng suy giảm khả năng phản xạ phổ này tương ứng với hai dải sóngbị chất diệp lục (clorophyl) hấp thụ Ở vùng sóng này, chất diệp lục hấp thụ

Hình 2.1 Đặc tính phản xạ phổ của thực vật

phần lớn năng lượng chiếu tới, do vậy khả năng phản xạ phổ của lá cây khônglớn Ở bước sóng xanh lá cây (green), khả năng phản xạ phổ của lá cây rất cao,

do đó lá cây ở trạng thái tươi tốt được mắt người cảm nhận ở màu lục (green).Khi lá úa hoặc có bệnh, hàm lượng clorophyl giảm đi, khả năng phản xạ phổcũng thay đổi, mắt người sẽ cảm nhận lá cây có màu vàng, đỏ Ở vùng sónghồng ngoại, ảnh hưởng chủ yếu đến khả năng phản xạ phổ của lá cây là hàmlượng nước chứa trong lá Khả năng hấp thụ năng lượng mạnh nhất ở các bướcsóng 1.4 μm, 1.9 μm, 2.7 μm Bước sóng 2.7 μm hấp thụ năng lượng mạnh nhấtgọi là dải sóng cộng hưởng hấp thụ (sự hấp thụ mạnh diễn ra với dải sóng trongkhoảng từ 2.66 μm – 2.73 μm) Khi hàm lượng nước chứa trong lá giảm đi, khảnang phản xạ phổ của lá cây cũng tăng lên đáng kể

Hinh 2.2 Khả năng phản xạ phổ của lá cây phụ thuộc vào hàm lượng nước chứa trong lá

tương tự với thực vật ngập mặn nhưng ở bước sóng cận hồng ngoại giá trị phảnxạ phổ nước tiếp tục giảm mạnh Như vậy dải sóng đỏ và cận hồng ngoại chứanhiều thông tin nhất để phân biệt thực vật ngập mặn và nước trên ảnhQuickBird.

Hình 2.3 Đặc trưng phản xạ phổ của thực vật ngập mặn và nước trên ảnh QuickBird

Giá trị phản xạ phổ của thực vật ngập mặn và nước trên các kênh sóngảnh QuickBird được thể hiện trong bảng 2.1, 2.2 dưới đây

Bảng 2.1 Đ c điểm phản xạ phổ của nước trên ảnh QuickBird ặc điểm phản xạ phổ của nước trên ảnh QuickBird

Bảng 2.2 Đặc điểm phản xạ phổ của thực vật ngập mặn trên ảnh QuickBird