Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu - Khánh Hòa

Chứng tỏ ảnh viễn thám là nguồn tư liệu hữu hiệu đáp ứng được các yêu cầu trong nghiên cứu tài nguyên môi trường, đặc biệt trong nghiên cứu thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất.. xác

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & MÔI TRƯỜNG

- o0o -

PHAN THỊ HUYỀN THƯƠNG

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐỂ XÁC ĐỊNH BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TẠI ĐẦM

NHA PHU – KHÁNH HOÀ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NHA TRANG - 2014

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn và sự tri ân sâu sắc đến các quý thầy cô viện Công

nghệ Sinh học và Môi trường cũng như toàn thể quý thầy cô trường đại học Nha

Trang đã tận tình chỉ dạy em trong suốt những năm qua

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.s Phan Minh Thụ - công tác tại

viện Hải Dương Học, Th.s Nguyễn Đắc Kiên – công tác tại viện Công nghệ Sinh

học và Môi trường, trường Đại học Nha Trang đã trực tiếp hướng dẫn tận tình,

chỉ bảo và góp ý để em có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Em xin cảm ơn các cô chú đang công tác tại phòng Sinh thái biển – viện

Hải Dương Học Nha Trang đã tạo điều kiện giúp đỡ cho em được thực tập tốt

nghiệp Xin gửi lời cảm ơn đến cán bộ thư viện trường Đại học Nha Trang, cán

bộ thư viện viện Hải Dương Học, cán bộ các xã, phường trong khu vực nghiên

cứu đã tạo điều kiện, cung cấp thông tin, tài liệu và đóng góp nhiều ý kiến giúp

em hoàn thành nghiên cứu này

Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, những người bạn đã

luôn ở bên cạnh động viên, giúp đỡ em

Qua quá trình thực tập em đã học hỏi thêm được nhiều điều, trau dồi thêm

nhiều kiến thức, nâng cao kỹ năng thực hành, ngày càng hoàn thiện bản thân,

giúp em thêm tự tin và yêu nghề Đồng thời, trong quá trình thực tập và làm bài

báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến

đóng góp chân thành của thầy cô và các bạn để em có thể rút kinh nghiệm, phát

triển tốt hơn trong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn!

Khánh Hòa, tháng 06 năm 2014 Sinh viên thực hiện

Phan Thị Huyền Thương

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan kết quả đạt được trong đồ án là sản phẩm nghiên cứu, tìm hiểu của riêng cá nhân em Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều được trình bày hoặc là của cá nhân em hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp

Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định cho lời cam đoan của mình

Khánh Hòa, tháng 06 năm 2014 Sinh viên

Phan Thị Huyền Thương

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Viễn thám trong quản lý môi trường 4

1.1.1 Một số khái niệm 4

1.1.2 Nguyên lý cơ bản của viễn thám 4

1.1.3 Phân loại viễn thám 6

1.1.3.1 Phân loại theo nguồn tín hiệu 6

1.1.3.2 Phân loại theo dải sóng thu nhận 6

1.1.3.3 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo 7

1.1.4 Một số vệ tinh viễn thám 7

1.1.4.1 Vệ tinh Landsat 7

1.1.4.2 Vệ tinh SPOT 9

1.1.4.3 Vệ tinh IKONOS 9

1.1.4.4 Vệ tinh Quickbird 10

1.1.4.5 Vệ tinh ALOS 10

1.1.5 Ứng dụng của viễn thám 10

1.2 Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất 11

1.2.1 Những vấn đề chung về xác định biến động sử dụng đất 11

1.2.2 Trên thế giới 12

1.2.3 Tại Việt Nam 13

1.2.4 Vấn đề nghiên cứu tại đầm Nha Phu 14

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1 Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu 15

2.1.1 Đối tượng 15

2.1.2 Thời gian 15

2.1.3 Địa điểm 15

2.2 Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu 16

2.3 Phương pháp nghiên cứu 16

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 18

2.3.1.1 Dữ liệu viễn thám 18

2.3.1.2 Dữ liệu khác 19

2.3.2 Phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh bằng mắt 19

2.3.3 Phương pháp xử lý dữ liệu ảnh 21

2.3.3.1 Tiền xử lý dữ liệu ảnh 21

2.3.3.2 Quá trình phân loại 23

2.4 Phần mềm sử dụng 25

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 26

3.1 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội và môi trường đầm Nha Phu – Khánh Hòa 26

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 26

3.1.1.1 Vị trí địa lý, địa hình 26

3.1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 26

3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 28

3.1.3 Điều kiện môi trường và nguồn lợi 30

3.1.3.1 Điều kiện môi trường 30

3.1.3.2 Nguồn lợi thủy sản 31

3.1.4 Hiện trạng sử dụng đất những năm vừa qua 33

3.2 Biến động sử dụng đất đầm Nha Phu - Khánh Hòa bằng phương pháp viễn thám 36

3.3 Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng hiệu quả đất tại đầm Nha Phu 48

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AVNIR-2 : Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type2 –

HRV : High Resolution Visible – Độ phân giải cao

JAXA : Japan Aerospace Exploration Agency – Cơ quan thám hiểm

Không gian Vũ trụ Nhật Bản MSS : Multi Spectral Scanner – Máy quét đa phổ

NASA : National Aeronautics and Space Administration – Cơ quan

Hàng không và Vũ trụ quốc gia (Hoa Kỳ) OLI – TIRS : Operational Land Imager and Thermal Infrared Sensor –

Thu ảnh từ hoạt động của đất và cảm biến hồng ngoại nhiệt PALSAR : Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar

PRISM : Panchromatic Remote Sensing Instrument Stereo Mapping

RS : Remote Sensing – Viễn thám

SRU : Scanning Radiometer Unit – Đơn vị đo bức xạ

TM : Thematic Mapper - Bản đồ chuyên đề

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các thế hệ vệ tinh Landsat 8

Bảng 3.1: Tốc độ gió ở Nha Phu – Bình Cang 27

Bảng 3.2: Diện tích, dân số, mật độ dân số các phường, xã ven đầm Nha Phu, 2012 28

Bảng 3.3: Tình hình phát triển kinh tế các phường, xã ven đầm Nha Phu 29

Bảng 3.4: Chất lượng môi trường nước đầm Nha Phu 2009 30

Bảng 3.5: Hàm lượng trung bình của các thông số môi trường tại đầm Nha Phu 31

Bảng 3.6: Thành phần động vật nổi 32

Bảng 3.7: Hiện trạng sử dụng đất các phường, xã ven đầm Nha Phu 2005 33

Bảng 3.8: Hiện trạng sử dụng đất các phường, xã ven đầm Nha Phu 2010 35

Bảng 3.9: Biến động hiện trạng sử dụng đất từ năm 2005 đến năm 2010 36

Bảng 3.10: Biến động sử dụng đât từ năm 2005 đến năm 2014 47

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Nguyên lý thu nhận và quy trình xử lý dữ liệu viễn thám 6

Hình 2.1: Đầm Nha Phu – Khánh Hòa 15

Hình 2.2: Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu 16

Hình 2.3: Sơ đồ phương pháp nghiên cứu 17

Hình 2.4: Sơ đồ quy trình đánh giá biến động sử dụng đất 18

Hình 2.5: Ảnh Landsat ETM chụp năm 2005 đầm Nha Phu và các vùng lân cận (Chụp ngày 06/05/2005, độ phân giải 30m, hiển thị ở tổ hợp màu giả 4:3:2 Red-Green-Blue) 19

Hình 2.6: Ảnh Landsat ETM chụp năm 2014 đầm Nha Phu và các vùng lân cận (Chụp ngày 08/02/2014, độ phân giải 30m, hiển thị ở tổ hợp màu giả 4:3:2 Red-Green-Blue) 19

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý của việc trộn màu 22

Hình 3.1:Vùng tham khảo: đất ở 37

Hình 3.2: Vùng tham khảo: đất trồng lúa chưa thu hoạch 37

Hình 3.3:Vùng tham khảo: đất trồng lúa đã thu hoạch 38

Hình 3.4:Vùng tham khảo: rừng thưa 38

Hình 3.5:Vùng tham khảo: thực vật 38

Hình 3.6: Vùng tham khảo: rừng ngập mặn 39

Hình 3.7: Vùng tham khảo: đất nuôi trồng thủy sản 39

Hình 3.8: Vùng tham khảo: nước 39

Hình 3.9: Vùng tham khảo: mây 40

Hình 3.10: Vùng tham khảo: bóng mây 40

Hình 3.11: Vùng tham khảo: đá 40

Hình 3.12: Vùng tham khảo: đất chưa sử dụng 41

Hình 3.13: Vùng tham khảo: đất ở 41

Hình 3.14: Vùng tham khảo: đất trồng lúa chưa thu hoạch 42

Hình 3.15: Vùng tham khảo: đất trồng lúa đã thu hoạch 42

Hình 3.16: Vùng tham khảo: thực vật 43

Hình 3.17: Vùng tham khảo: rừng ngập mặn 43

Hình 3.18: Vùng tham khảo: đất nuôi trồng thủy sản 43

Hình 3.19: Vùng tham khảo: nước 44

Hình 3.20: Vùng tham khảo: mây 44

Hình 3.21: Vùng tham khảo: bóng mây 44

Hình 3.22: Vùng tham khảo: đá 45

Hình 3.23: Vùng tham khảo: đất chưa sử dụng 45

Hình 3.24: Kết quả phân loại ảnh Landsat ETM năm 2005 46

Hình 3.25: Kết quả phân loại ảnh Landsat 8 năm 2014 46

MỞ ĐẦU

Viễn thám được ứng dụng rộng rãi từ những năm 1970 trong nhiều các lĩnh vực nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới Từ năm 1979 – 1980, các cơ quan ở nước ta mới bắt đầu tiếp cận với thành tựu của viễn thám [18] Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất đã được đề cập đến trong nhiều công trình nghiên cứu khoa học (Treitz và cs, 1992; TeoTia và cs, 1996; Yuan, 2005; Nguyễn Ngọc Phi, 2009; Golmehr, 2009; Trần An Phong và cs, 2011; Gupta & Roy, 2012; …) Sử dụng ảnh Landsat TM (độ chính xác 93,5%) để giám sát biến động sử dụng đất ở đồng bằng sông Pearl (Trung Quốc) Bằng phương pháp: khảo sát thực địa, phân loại có kiểm định, ảnh viễn thám cho phép

để thành lập bản đồ sử dụng đất, trong đó đất đô thị đã tăng 300% từ 1988 đến

1996 (Seto và cs, 2002) Kết quả thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành phố Đà Nẵng bằng ảnh Landsat 7 ETM (độ phân giải 30m) Chứng tỏ ảnh viễn thám là nguồn tư liệu hữu hiệu đáp ứng được các yêu cầu trong nghiên cứu tài nguyên môi trường, đặc biệt trong nghiên cứu thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất [3]

Các tư liệu viễn thám ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trường như: Landsat, SPOT, IKONOS, Quickbird, ALOS Ngày 7/5/2013, vệ tinh VNREDSat-1 được phóng thành công lên quỹ đạo,

mở ra một thời kỳ mới cho sự phát triển viễn thám ở Việt Nam Ảnh do VNREDSat-1 cung cấp có độ phân giải 2,5 m đối với các ảnh toàn sắc (trắng, đen)

và 10 m đối với các kênh ảnh đa phổ (ảnh màu), có độ cao 680 km

Ðầm Nha Phu thuộc tỉnh Khánh Hòa, là nơi có nhiều điều kiện để phát triển các ngành du lịch, nuôi trồng thủy hải sản, các hoạt động sản xuất khác Cùng với quá trình phát triển đô thị hóa, hoạt động kinh tế đã, đang và sẽ ảnh hưởng rất lớn đến đất, gây ra sự biến động sử dụng đất Để thực hiện quy hoạch sử dụng đất hợp lý, phát triển kinh tế trong vùng, việc đánh giá hiện trạng sử dụng đất, xác định biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu là vấn đề đặc biệt được chú ý Việc

xác định biến động sử dụng đất trong thời gian qua được thực hiện bằng phương pháp truyền thống tồn tại nhiều hạn chế, đòi hỏi đầu tư lớn về thời gian và sức lực trong công tác thu thập, tổng hợp thống kê số liệu từ các cấp địa phương Đặc biệt do thời gian tổng hợp phải kéo dài, dẫn đến thông tin không có tính chính xác cao Do đó, đòi hỏi phải tìm ra một phương pháp mới có hiệu quả tốt hơn, đáp ứng yêu cầu cấp bách của thực tiễn sản xuất và nghiên cứu khoa học Hiện nay, nhiều ứng dụng của viễn thám trong việc xác định biến động sử dụng đất, hiện trạng sử dụng đất ở nhiều khu vực trên thế giới cũng như Việt Nam đã minh chứng cho hiệu quả của viễn thám Các ứng dụng công nghệ viễn thám trên đất liền hiện nay đã khẳng định khả năng của công nghệ viễn thám (Lê Minh và cs,

2002) Ứng dụng này vẫn chưa được áp dụng ở đầm Nha Phu Vì vậy, đề tài “

Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu – Khánh Hoà” được thực hiện nhằm xác định hiện trạng sử dụng đất ở đầm Nha

Phu, từ đó nghiên cứu biến động sử dụng đất phục vụ quy hoạch và phát triển kinh tế trong vùng

Nội dung nghiên cứu:

Tìm hiểu các đặc điểm về điều kiện môi trường, tự nhiên và kinh tế - xã hội đầm Nha Phu – Khánh Hòa

Hiện trạng sử dụng đất tại đầm Nha Phu và ảnh hưởng đến môi trường

Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất ở đầm Nha Phu – Khánh Hòa

Đề xuất giải pháp nhằm quản lý và sử dụng hiệu quả đất tại đầm Nha Phu – Khánh Hòa

Ý nghĩa khoa học, thực tiễn của đề tài:

Ý nghĩa khoa học: trong bối cảnh ứng dụng công nghệ không gian và tin học đang phát triển bùng nổ trên Thế giới, việc triển khai nghiên cứu sử dụng thông tin viễn thám trong ngành khoa học về Trái đất tại Việt Nam có ý nghĩa khoa học

- công nghệ to lớn; nó thực sự góp phần rút ngắn khoảng cách chênh lệch về trình

độ công nghệ ở nước ta so với các nước trong khu vực và quốc tế

Ý nghĩa thực tiễn: theo thời gian khu vực đầm Nha Phu ngày càng phát triển, các hình thức sử dụng đất ở khu vực cũng ít nhiều thay đổi và cũng theo chiều hướng khác nhau Việc ứng dụng công nghệ mới trong nghiên cứu sử dụng đất sẽ rất có hiệu quả trong nghiên cứu, rút ngắn được rất nhiều thời gian so với các công tác khảo sát đo đạc ngoại nghiệp truyền thống trước đây

1 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Viễn thám trong quản lý môi trường

Viễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước trên trái đất, bằng cách sử dụng các ảnh thu được từ một đầu chụp ảnh sử dụng bức xạ điện từ, kênh đơn hoặc đa phổ, bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất [29]

Viễn thám là khoa học thu thập thông tin từ một địa điểm cách xa các nguồn dữ liệu [31]

Viễn thám là khoa học nghiên cứu các phương pháp thu thập, đo lường và phân tích thông tin của vật thể quan sát mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng [18]

1.1.2 Nguyên lý cơ bản của viễn thám

Sóng điện từ được phản xạ hay bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về đặc tính của đối tượng cần phải đo lường và phân tích trong viễn thám

Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay phát xạ từ vật thể được gọi là bộ cảm biến, mỗi loại cảm biến được thiết kế đáp ứng từng mục tiêu

cụ thể Bộ cảm biến quang học tập trung chủ yếu vào số kênh phổ được thu nhận, trong khi bộ cảm tạo ảnh radar thì góc tới của sóng vô tuyến cao tần và kênh sóng được sử dụng giữ vai trò quan trọng trong việc xác định các đối tượng Do

đó, ứng dụng viễn thám vào từng lĩnh vực khác nhau cần phải chọn loại ảnh thích hợp nhất, nghĩa là loại bộ cảm có độ phân giải không gian, độ phân giải phổ và

độ phân giải thời gian thích hợp với yêu cầu cụ thể của lĩnh vực ứng dụng Các

bộ cảm quang học thường bị hạn chế do mây (che khuất đối tượng trên ảnh), vùng nhiệt đới thì mây ảnh hưởng khá trầm trọng đến ảnh chụp, những vùng ở gần các cực thì lại không đủ năng lượng chiếu sáng của mặt trời Những hạn chế này được khắc phục bằng viễn thám radar do khả năng tự cung cấp năng lượng đến các đối tượng và sóng điện từ được sử dụng trong kỹ thuật radar có bước sóng dài nên dễ dàng xuyên qua mây hay sương mù, đảm bảo thu nhận hình ảnh

ở bất kỳ thời điểm hay vị trí nào trên mặt đất Các máy quay phim hay máy quét

Dữ liệu viễn thám sẽ được xử lý tự động bởi máy tính hoặc giải đoán bằng mắt thường dựa trên kinh nghiệm của của chuyên gia Các dữ liệu hay thông tin liên quan đến vật thể và hiện tượng khác nhau trên mặt đất sẽ được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Toàn bộ quá trình thu nhận và xử lí ảnh viễn thám có thể chia thành 5 phần cơ bản như sau:

Nguồn cung cấp năng lượng

Sự tương tác của năng lượng với khí quyển

Sự tương tác với các vật thể trên bề mặt đất

Chuyển đổi năng lượng phản xạ từ vật thể thành dữ liệu ảnh

Hiển thị ảnh số cho việc giải đoán và xử lí [14], [18]

Bức xạ mặt trời một phần bị khuyếch tán trong khí quyển; khi xuống đến mặt đất, một phần bị hấp thụ, một phần truyền qua, một phần phản xạ Bộ cảm

trên vệ tinh thu những sóng phản xạ này - sóng điện từ mang thông tin Tín hiệu thu được từ vệ tinh truyền xuống trạm thu trên mặt đất Sau khi được xử lý bằng công nghệ xử lý ảnh số hay giải đoán bằng mắt thường, những thông tin này sẽ chuyển đến cho người dùng (Hình 1.1)

Hình 1.1: Nguyên lý thu nhận và quy trình xử lý dữ liệu viễn thám [18]

1.1.3 Phân loại viễn thám

1.1.3.1 Phân loại theo nguồn tín hiệu

Căn cứ vào nguồn của tia tới mà viễn thám được chia làm hai loại:

Viễn thám chủ động: nguồn tia tới là tia sáng phát ra từ các thiết bị nhân tạo, thường là các máy phát đặt trên các thiết bị bay

Viễn thám bị động: nguồn phát bức xạ là mặt trời hoặc từ các vật chất tự nhiên [14], [36]

1.1.3.2 Phân loại theo dải sóng thu nhận

Theo bước sóng sử dụng, viễn thám có thể được phân ra thành 3 loại cơ bản: Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại: ảnh viễn thám thu được từ sự đo lường năng lượng vùng ánh sáng khả kiến và hồng ngoại được

phản xạ từ vật thể và bề mặt trái đất gọi là ảnh quang học Nguồn năng lượng chính là bức xạ mặt trời

Viễn thám hồng ngoại nhiệt: ảnh thu được từ sự tự phát ra bức xạ của mỗi vật thể gọi là ảnh nhiệt Nguồn năng lượng chính là bức xạ nhiệt do chính vật thể sản sinh ra

Viễn thám siêu cao tần: năng lượng nhận được có thể là từ bức xạ của khí quyển, phản xạ từ mặt đất, bức xạ do chính vật thể phát ra hay dựa vào bức xạ của mặt đất Vệ tinh cung cấp năng lượng riêng và phát trực tiếp đến các vật thể, rồi thu lại năng lượng do sóng phản xạ lại từ các vật thể Cường độ năng lượng phản xạ được đo lường để phân biệt giữa các đối tượng với nhau Ảnh thu từ kỹ thuật viễn thám này gọi là ảnh rađa Hai loại kỹ thuật chủ động và bị động đều được áp dụng và thường sử dụng trong việc tạo ảnh rađa [14], [18]

1.1.3.3 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo

Căn cứ vào đặc điểm quỹ đạo vệ tinh, có thể chia ra hai nhóm vệ tinh là:

Vệ tinh địa tĩnh: vệ tinh có tốc độ góc quay bằng tốc độ góc quay của trái đất, nghĩa là vị trí tương đối của vệ tinh so với trái đất là đứng yên

Vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực): vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo vuông góc hoặc gần vuông góc so với mặt phẳng xích đạo của Trái Đất Tốc độ quay của vệ tinh khác với tốc độ quay của trái đất và được thiết kế riêng sao cho thời gian thu ảnh trên mỗi vùng lãnh thổ trên mặt đất là cùng giờ địa phương và thời gian thu lặp lại là cố định đối với 1 vệ tinh [13], [14]

1.1.4 Một số vệ tinh viễn thám

1.1.4.1 Vệ tinh Landsat

Vệ tinh Landsat được Bộ nội vụ và trung tâm Nghiên Cứu Vũ Trụ Quốc gia NASA của Mỹ phóng lên quỹ đạo năm 1972, là vệ tinh viễn thám tài nguyên đầu tiên, lúc đầu có tên là ERTS Sau đó NASA đổi tên ERTS thành Landsat, ERTS-1 đổi thành Landsat-1 [13], [14], [31] Cho đến nay, NASA đã phóng được 8 vệ tinh trong hệ thống Landsat (NASA)

Landsat 6 05/03/1993 Bị hỏng ngay khi

“Nguồn: NASA - http://landsat.gsfc.nasa.gov”

Vệ tinh Landsat được thiết kế có bề rộng tuyến chụp là 185km và có thời điểm bay qua xích đạo là 9 giờ 39 phút sáng [15] Dữ liệu được cung cấp bởi các

bộ cảm MSS, TM, ETM, OLI – TIRS (NASA)

Bộ cảm MSS được đặt trên các vệ tinh Landsat 1, 2, 3 ở độ cao so với mặt đất là 919km và Landsat 4,5 ở độ cao 705 km, chu kỳ lặp là 18 ngày Các bộ cảm MSS là những hệ thống máy quang học mà trong đó các yếu tố tách sóng riêng biệt được quét qua bề mặt Trái đất theo hướng vuông góc với hướng bay MSS

có 4 bộ lọc và tách sóng trong khi TM có 7 bộ Landsat MSS có độ phân giải là 79m x79m, và gồm 4 kênh 1,2,3 và 4, trong đó kênh 1, 2 nằm trong vùng nhìn thấy còn kênh 3, 4 nằm trong vùng cận hồng ngoại

Từ khi phóng vệ tinh Landsat 4 thì có thêm bộ cảm TM chuyên dùng để thành lập bản đồ chuyên đề Vệ tinh Landsat 7 được phóng với bộ cảm TM cải tiến gọi là ETM Hệ thống này là một bộ cảm quang học ghi lại năng lượng trong vùng nhìn thấy: hồng ngoại phản xạ, trung hồng ngoại và hồng ngoại nhiệt của quang phổ Nó thu thập những ảnh đa phổ mà có độ phân giải không gian, phân giải phổ, chu kỳ và sự phản xạ cao hơn Landsat MSS Vệ tinh Landsat TM, ETM bay ở độ cao 705 km, mỗi cảnh TM có độ phủ là 185x170 (km), chu kỳ lặp là 16

ngày Landsat TM, ETM có độ phân giải không gian là 30x30 m cho 6 kênh (1,

2, 3, 4, 5, 7) và kênh 6 hồng ngoại nhiệt có độ phân giải không gian là 120x120

m, riêng Landsat có thêm kênh 8 với độ phân giải 15m [13], [14]

Vệ tinh Landsat 8 được phóng với bộ cảm OLI, là một cảm biến với kính viễn vọng bốn gương và được mã hóa 12-bit, có 11 kênh cung cấp hai kênh mới

để phát hiện đám mây ti (kênh 9) và quan sát vùng ven biển (kênh 1) đều có độ phân giải 30m TIRS mang hai kênh hồng ngoại nhiệt bổ sung (kênh 10,11) với

độ phân giải 100m Vệ tinh Landsat 8 bay ở độ cao 705km, mỗi cảnh có kích thước 185x180 km (NASA, 2013)

1.1.4.2 Vệ tinh SPOT

Vệ tinh SPOT do trung tâm nghiên cứu không gian của Pháp thực hiện, có

sự tham gia của Bỉ và Thụy Điển [11] Vệ tinh SPOT 1 được phóng lên quỹ đạo năm 1986, sau đó vào các năm 1990, 1993, 1998, 2002 lần lượt các vệ tinh SPOT

2, 3, 4, 5 được đưa vào hoạt động Vệ tinh SPOT bay ở độ cao 832 km, nghiêng

so với mặt phẳng quỹ đạo 9807, bay qua xích đạo lúc 10h30' sáng với chu kỳ lặp lại là 23 ngày Mỗi cảnh có độ phủ là 60 km x 60 km Bộ cảm biến HRV được chế tạo cho vệ tinh SPOT là máy quét điện tử CCD, có thể thay đổi góc quan sát nhờ một gương định hướng Gương này cho phép thay đổi hướng quan sát ±270

so với trục thẳng đứng nên dễ dàng thu được ảnh lập thể

Tư liệu SPOT được sử dụng nhiều không chỉ cho việc nghiên cứu tài nguyên mà còn sử dụng cho công tác xây dựng, hiệu chỉnh bản đồvà quy hoạch

sử dụng đất [14], [18]

1.1.4.3 Vệ tinh IKONOS

Vệ tinh tạo ảnh vũ trụ phân giải siêu cao IKONOS được Mỹ phóng nên quĩ đạo cân cực vào ngày 24/9/1999 tại độ cao 681 km, cắt xích đạo vào 10:30 phút sáng IKONOS sử dụng kỹ thuật chuỗi quét tuyến thu nhận ảnh trên 4 kênh

đa phổ với độ phân giải là 4 m và kênh toàn sắc độ phân giải là 1 m Các kênh đa phổ và kênh toàn sắc kết hợp cho phép tạo ảnh có độ phân giải 1 m giả mầu Dữ liệu số có cấu trúc là 11 bit (2048 mức xám) [13]

1.1.4.4 Vệ tinh Quickbird

Vệ tinh QuickBird được Mỹ phóng lên vũ trụ vào ngày 18/10/2001 là hệ tạo ảnh vệ tinh thứ hai sau IKONOS cho ra ảnh có độ phân giải cao so với ảnh chụp photos Vệ tinh QuickBird là vệ tinh có độ phân giải không gian cao nhất hiện nay cho ra kênh toàn sắc có độ phân giải là 0.61 m và độ phân giải của các kênh đa phổ là 2.44m QuickBird cho ảnh độ phân giải 0,7 m ghép kênh toàn sắc

tổ hợp với kênh hồng ngoại Nó cho ra khả năng cao nhất về độ phân giải (0,6 m), khả năng lưu trữ trên vệ tinh và độ rộng của đường quét lớn Khoảng hẹp nhất của nó là 64km2

và độ rộng nhất là 10000 km2 (khoảng 6x7 cảnh) [13]

1.1.4.5 Vệ tinh ALOS

Vệ tinh ALOS được Nhật Bản phóng vào ngày 24/01/2006 tại độ cao

691,65 km, có 3 bộ cảm chính: PRISM, AVNIR-2 và PALSAR

PRISM có 1 kênh, với độ phân giải không gian là 2,5m, hoạt động trong vùng hồng ngoại gần có thể nhìn thấy, có ba kính thiên văn Mỗi kính thiên văn

có hơn 70km trong lĩnh vực cần xem; chiều rộng quan sát sẽ được 35km trong chế độ quan sát bình thường (chế độ quan sát 1)

AVNIR-2 có 4 kênh với độ phân giải cao, hoạt động trong vùng hồng ngoại gần có thể nhìn thấy AVNIR-2 bao gồm ba đơn vị: đơn vị đo bức xạ (SRU) cho hệ thống quang học, đơn vị electorical (ELU) cho giao diện điện với tàu vũ trụ ALOS, và đơn vị khai thác (HNS) kết nối SRU và ELU điện

PALSAR có kênh LSAR có thể thay đổi góc thấp nhất trong khoảng 9,7-50,8

độ Độ phân giải không gian ở ngoài 34,3 độ là 10m cho chế độ phân giải cao PALSAR cũng có một chế độ quan sát diện rộng gọi là ScanSAR (JAXA, 2008)

là địa mạo, cấu trúc địa chất, trầm tích, khai khoáng, dầu mỏ, địa tầng, địa chất công trình, nước ngầm và các nghiên cứu về địa chất môi trừờng

Môi trường: nghiên cứu môi trường đất (xói mòn, ô nhiễm); sử dụng đất

và lớp phủ bề mặt; điều tra thành lập bản đồ đất; môi trường biển (đo nhiệt độ, màu nước biển, gió sóng)

Khí hậu và khí quyển (đặc điểm tầng ozon, mây, mưa, nhiệt độ khí quyển), dự báo bão và nghiên cứu khí hậu qua dữ liệu thu từ vệ tinh khí tượng

Thực vật, rừng: viễn thám cung cấp ảnh có diện phủ toàn cầu nghiên cứu thực vật theo ngày, mùa vụ, năm, tháng và theo giai đoạn Thực vật là đối tượng đầu tiên mà ảnh viễn thám vệ tinh thu nhận được thông tin Trên ảnh viễn thám chúng ta có thể tính toán sinh khối, độ trưởng thành và sâu bệnh dựa trên chỉ số thực vật, có thể nghiên cứu cháy rừng qua các ảnh vệ tinh

Thủy văn: mặt nước và các hệ thống dòng chảy được hiển thị rất rõ trên ảnh vệ tinh và có thể khoanh vi được chúng Dữ liệu ảnh vệ tinh, được ghi nhận trong mùa lũ, là dữ liệu được sử dụng để tính toán diện tích thiên tai và cho khả năng dự báo lũ lụt

Các hành tinh khác: các dữ liệu viễn thám thu từ vệ tinh cho phép nghiên cứu các vì sao và mặt trăng Điều này khẳng định rằng viễn thám là một công nghệ và có ứng dụng hết sức rộng lớn vượt ra khỏi tầm trái đất

1.2 Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất

1.2.1 Những vấn đề chung về xác định biến động sử dụng đất

Biến động là sự biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái này bằng một trạng thái khác của sự vật, hiện tượng tồn tại trong môi trường tự nhiên cũng như môi trường xã hội

Phát hiện biến động là quá trình nhận dạng sự biến đổi, sự khác biệt về trạng thái của sự vật, hiện tượng bằng cách quan sát chúng tại các thời điểm khác nhau

Để nghiên cứu biến động sử dụng đất, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau từ số liệu thống kê, từ các cuộc điều tra Các phương

pháp này mặc dù có ưu điểm là độ chính xác cao nhưng nhược điểm của chúng là tốn kém thời gian và kinh phí đồng thời chúng không thể hiện được sự thay đổi

sử dụng đất từ loại đất gì sang loại đất gì và diễn ra ở khu vực nào (vị trí không gian của sự thay đổi) Phương pháp thành lập nghiên cứu biến động sử dụng đất

từ tư liệu viễn thám đa thời gian sẽ khắc phục được các nhược điểm đó

Bản đồ biến động sử dụng đất là bản đồ chuyên đề phản ánh tình hình biến động sử dụng đất theo những nội dung và tỷ lệ khác nhau Về cơ bản, bản đồ biến động sử dụng đất được thành lập trên cơ sở hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm nghiên cứu vì vậy độ chính xác của bản đồ này phụ thuộc vào độ chính xác của các bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm nghiên cứu

Việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu biến động rất quan trọng Trước tiên, chúng ta phải xác định được phương pháp phân loại ảnh mà ta sử dụng Sau

đó cần xác định rõ yêu cầu nghiên cứu có cần biết chính xác thông tin về nguồn gốc của sự biến động hay không Từ đó có sự lựa chọn phương pháp thích hợp Tuy nhiên, tất cả các nghiên cứu đều cho thấy rằng, các kết quả về biến động đều phải được thể hiện trên bản đồ biến động và bảng tổng hợp Các phương pháp nghiên cứu biến động khác nhau sẽ cho những bản đồ biến động khác nhau Có nhiều phương pháp nghiên cứu biến động được sử dụng (phương pháp so sánh sau phân loại; phương pháp phân loại trực tiếp đa thời gian; phương pháp phân tích vecto thay đổi phổ; phương pháp số học )

1.2.2 Trên thế giới

Các đề tài nghiên cứu về biến động sử dụng đất nhằm phân tích, đánh giá,

dự báo đã được ứng dụng khá rộng rãi

Fei Yuan và cs (2005) đã sử dụng ảnh Landsat 5 TM trong 4 năm 1986,

1991, 1998 và 2002 với độ chính xác trung bình là 94%, để thành lập bản đồ và giám sát lớp phủ bề mặt đất đô thị thành phố Twin (tiểu bang Minnesota, Hoa Kỳ) bằng cách sử dụng phương pháp phân loại ảnh, đánh giá độ chính xác sau khi phân loại, phát hiện thay đổi và phân tích, thống kê và thành lập bản đồ [37]

Trong khi đó, Tayyebi và cs (2008) cũng sử dụng ảnh Landsat đa thời gian

để 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) [35]

Bằng phương pháp phân tích ảnh viễn thám, M Harika và cs (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 Thêm vào

đó, khi kết hợp sử dụng chuỗi Markov, tác giả đã dự đoán các khu vực có thể bị biến đổi trong tương lai [33]

1.2.3 Tại Việt Nam

Ở Việt Nam, các đề tài nghiên cứu về lớp phủ mặt đất và biến động sử dụng đất cũng được thực hiện và bước đầu mang lại những kết quả

Nguyễn Xuân Vỵ (2007) đã sử dụng ảnh IKONOS (độ phân giải 4m) năm

2002 để lập bản đồ cỏ biển với phương pháp khảo sát thực địa, phân tích và tổ hợp màu, chỉ số diện tích lá, phân lớp hình ảnh, hình thành bản đồ cỏ biển [28]

Nguyễn Ngọc Phi (2009) dùng phương pháp phân loại có tham khảo để phân ra 5 lớp đối tượng Nghiên cứu này đã 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) [10]

Nguyễn Quang Tuấn và cs (2010) thành lập bản đồ hiện trạng thảm thực vật năm 2008 tỷ lệ 1:50.000 ở huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh bằng sự kết hợp phân tích ảnh Landsat TM với hệ thống thông tin địa lý Kết quả là đã thành lập bản đồ hiện trạng thảm thực vật bằng phương pháp giải đoán ảnh, biên tập bản đồ hiện trạng thảm thực vật, khảo sát thực địa, đối sánh thực tế và bổ sung nội dung bản

đồ [17]

Trần An Phong và cs (2011) đã sử dụng ảnh vệ tinh ALOS có độ phân giải 10m mặt đất để chỉnh lý bổ sung bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở Tây Nguyên bằng cách sử dụng phương pháp nắn chỉnh ảnh về cùng tọa độ với bản đồ nền địa

hình, tổ hợp màu, trộn ảnh màu với ảnh đen trắng để tăng độ phân giải của ảnh

và chỉnh lý bản đồ hiện trạng sử dụng đất [11]

1.2.4 Vấn đề nghiên cứu tại đầm Nha Phu

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 để xác định biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu” được thực hiện để đánh giá những biến động sử dụng đất đang diễn ra dưới tác động của quá trình đô thị hóa tại thị xã Ninh Hòa, sự phát triển nuôi trồng, khai thác thủy hải sản của người dân địa phương, với phong cảnh đẹp nên ngành du lịch khá phát triển Và hiện nay chưa

có nghiên cứu và công bố nào đánh giá biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu

2 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu

Đầm Nha Phu – Khánh Hòa

Hình 2.1: Đầm Nha Phu – Khánh Hòa

Xã Vĩnh Lương

Vĩnh Lương

2.2 Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu

Hình 2.2: Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu

Điều tra thực địa xác định hiện trạng sử dụng đất tại đầm Nha Phu 2005,

2014 để thấy được sự biến động sử dụng đất trên thực tế trong những năm vừa qua Giải đoán, xử lý ảnh Landsat 7 năm 2005 và ảnh Landsat 8 năm 2014 để xác định hiện trạng sử dụng đất năm 2005, 2014 Từ đó, xác định biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu trong giai đoạn 2005 – 2014 Đề xuất giải pháp nhằm quản

lý và sử dụng hiệu quả đất tại đầm Nha Phu

2.3 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài gồm 3 giai đoạn chính là xác định đề tài, thu thập dữ liệu; phân tích, xử lý dữ liệu, tiến hành giải đoán ảnh viễn thám; xác định biến động sử dụng đất, tổng kết, thống kê, đánh giá kết quả Toàn bộ phương pháp nghiên cứu được thể hiện dưới hình 2.3:

Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu

Giải đoán ảnh Landsat

2005, 2014 để xác định hiện trạng sử dụng đất tại đầm Nha Phu năm 2005, 2014

Xác định biến động sử dụng đất tại đầm Nha

Phu giai đoạn 2005 -2014

Đề xuất giải pháp nhằm quản lý và sử dụng hiệu

quả đất tại đầm Nha Phu

Hình 2.3: Sơ đồ phương pháp nghiên cứu

Quy trình đánh giá biến động sử dụng đất đầm Nha Phu gồm các bước theo sơ đồ ở hình 2.4:

Xác định đề tài, vùng nghiên cứu, mục tiêu đề tài

Xác định, lựa chọn các loại ảnh viễn thám phù hợp

Dữ liệu viễn thám Các báo cáo, số

Hình 2.4: Sơ đồ quy trình đánh giá biến động sử dụng đất

2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu

Tài liệu về đặc điểm điều kiện tự nhiên, điều kiện môi trường đầm Nha Phu được thu thập thông qua các báo cáo nghiên cứu khoa học; các số liệu kinh

tế - xã hội, các số liệu hiện trạng sử dụng đất đầm Nha Phu được thu thập thông qua các báo cáo, thống kê đất đai của các xã, niên giám thống kê của thị xã Ninh Hòa, thành phố Nha Trang…

2.3.1.1 Dữ liệu viễn thám

Trong nghiên cứu này, dữ liệu ảnh được sử dụng là ảnh Landsat ETM năm

2005 và ảnh Landsat 8 năm 2014 chụp khu vực đầm Nha Phu và các vùng lân cận

Hiện trạng sử dụng

đất 2005

Hiện trạng sử dụng đất 2014

Biến động sử dụng đất đầm Nha Phu

Ảnh Landsat 2014

-Tiền xử lý -Tăng cường chất lượng ảnh

Vùng tham khảo

Số liệu thống kê hiện trạng sử dụng đất 2005, 2014

Hình 2.5: Ảnh Landsat ETM chụp năm 2005 đầm Nha Phu và các vùng lân cận (Chụp ngày 06/05/2005, độ phân giải 30m, hiển thị ở tổ hợp màu giả

Số liệu thu thập qua việc khảo sát thực địa

Số liệu thống kê và phát triển kinh tế- xã hội ở khu vực nghiên cứu

Số liệu hiện trạng sử dụng đất ở khu vực nghiên cứu

2.3.2 Phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh bằng mắt

Giải đoán bằng mắt là sử dụng mắt người cùng với trí tuệ để tách chiết các thông tin từ tư liệu viễn thám dạng hình ảnh Trong việc xử lý thông tin viễn thám

thì giải đoán bằng mắt (visual interpretaion) là công việc đầu tiên, phổ biến nhất và

có thể áp dụng trong mọi điều kiện có trang thiết bị từ đơn giản đến phức tạp [9]

Cơ sở để đoán đọc điều vẽ bằng mắt là các chuẩn đoán đọc điều vẽ và mẫu đoán đọc điều vẽ Nhìn chung có thể chia các chuẩn đoán đọc điều vẽ thành

Chuẩn bóng râm: khi nguồn phát năng lượng (mặt trời hay radar) không nằm ngay trên đỉnh đầu hoặc trong trường hợp chụp ảnh xiên sẽ xuất hiện bóng của đối tượng Căn cứ theo bóng của vật thể xác định được chiều cao của chúng, trong ảnh radar bóng râm là yếu tố giúp cho việc xác định địa hình và hình dạng mặt đất Tuy nhiên, bóng râm trong ảnh vệ tinh quang học thường làm giảm khả năng giải đoán đối với khu vực nhiều nhà cao tầng, rất khó khăn trong việc xác định diện tích của vật thể

Chuẩn độ đen: là tổng hợp năng lượng phản xạ bởi bề mặt của đối tượng Mỗi vật thể được thể hiện bằng một cấp độ sáng nhất định tỷ lệ với cường độ phản xạ ánh sáng của nó (ảnh đen trắng biến thiên từ trắng đến đen tuyền, ảnh màu thì tone ảnh sẽ cho độ đậm nhạt màu để phân biệt các vật thể khác nhau) Độ đậm nhạt của ảnh là yếu tố rất quan trọng và cơ bản trong việc giải đoán ảnh

Chuẩn màu sắc: là một yếu tố rất thuận lợi trong việc xác định chi tiết các đối tượng Tùy theo mục tiêu giải đoán, việc chọn lựa các kênh phổ để tổ hợp màu sẽ hiển thị được tốt nhất các đối tượng mà người giải đoán quan tâm

Chuẩn cấu trúc: là một tập hợp của nhiều hình mẫu (đối tượng) nhỏ phân

bố thường theo một quy luật nhất định trên một vùng ảnh mà trong một mối quan

hệ với đối tượng cần nghiên cứu, các đối tượng nhỏ này sẽ quyết định đối tượng

đó có cấu trúc là mịn hay sần sùi

Chuẩn hình mẫu: là một tập hợp của nhiều hình dạng nhỏ phân bố theo một quy luật nhất định trên toàn ảnh và trong mối quan hệ với đối tượng cần nghiên cứu Liên quan đến việc sắp xếp của các đối tượng về mặt không gian và mắt người giải đoán có thể phân biệt được Hình mẫu cung cấp thông tin từ sự đồng nhất về hình dạng của chúng

Chuẩn mối quan hệ tương hỗ: sự phối hợp tất cả các yếu tố giải đoán, môi trường xung quanh hoặc mối liên quan của đối tượng nghiên cứu với các đối tượng khác sẽ cung cấp một thông tin giải đoán quan trọng để giảm nhẹ việc xác định chính xác đối tượng

Hiệu chỉnh khí quyển: bức xạ mặt trời trên đường truyền xuống trái đất bị hấp thụ, tán xạ một lượng nhất định trước khi tới mặt đất và bức xạ, tán xạ từ vật thể cũng bị hấp thụ hay tán xạ trước khi tới được bộ cảm Do vậy bức xạ mà bộ cảm thu được không chỉ chứa riêng năng lượng hữu ích mà còn chứa nhiều thành phần nhiễu khác nữa Hiệu chỉnh khí quyển là một công đoạn tiền xử lý nhằm loại trừ những thành phần bức xạ không mang thông tin hữu ích [14]

Hiệu chỉnh hình học ảnh: bản chất của hiệu chỉnh hình học là xây dựng mối quan hệ giữa hệ tọa độ ảnh và hệ tọa độ quy chiếu chuẩn (có thể là hệ tọa độ mặt đất vuông góc hoặc địa lý) dựa vào các điểm không chế mặt đất, vị thế của

sensor, điều kiện khí quyển,… Để hiệu chỉnh hình học ảnh vệ tinh cần phải dựa trên bản chất của sự biến dạng để có phương pháp hiệu chỉnh cho phù hợp [13]

b Biến đổi ảnh

Tăng cường chất lượng ảnh: là một thao tác làm nổi bật hình ảnh sao cho người giải đoán ảnh dễ đọc, dễ nhận biết nội dung trên ảnh hơn so với ảnh gốc Phương pháp thường được sử dụng là biến đổi cấp độ xám, biến đổi histogram, biến đổi độ tương phản, lọc ảnh, tổ hợp màu, chuyển đổi giữa 2 hệ RGB và HIS,… [13]

Thể hiện màu trên tư liệu ảnh vệ tinh: để thể hiện màu trên tư liệu ảnh viễn thám người ta phải tổ hợp màu và hiện màu giả [14]

Tổ hợp màu: một bức ảnh màu có thể được tổ hợp trên cơ sở gán 3 kênh phổ nào đó cho 3 màu cơ bản Có hai phương pháp trộn màu đó là cộng màu và trừ màu

Tổ hợp cộng màu Tổ hợp trừ màu

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý của việc trộn màu

Nếu chia toàn bộ dải sóng nhìn thấy thành 3 vùng cơ bản là đỏ, lục, chàm

và sau đó lại dùng ánh sáng trắng chiếu qua kính lọc đỏ, lục, chàm tương ứng ta thấy hầu hết các màu tự nhiên đều được khôi phục lại Phương pháp tổ hợp màu

đó được gọi là phương pháp tổ hợp màu tự nhiên Trong viễn thám, các kênh phổ không được chia đều trong dải sóng nhìn thấy nên không thể tái tạo lại được các

TrắnggChàm

Vàng

Chàmm

LamLục

Đỏ

Đen

màu tự nhiên mặc dù cũng sử dụng 3 mầu cơ bản đỏ, lục, chàm Tổ hợp màu như vậy được gọi là tổ hợp màu giả

Hiện màu giả: tổ hợp màu chỉ thực hiện được trong trường hợp có 3 kênh phổ trở lên Trong trường hợp chỉ có một kênh phổ, để có thể thể hiện được trong không gian màu người ta sử dụng phương pháp hiện màu giả, trong phương pháp này ứng với một khoảng cấp độ xám nhất định sẽ được gán một màu nào đó Cách gán mầu như vậy không có qui luật nào cả và hoàn toàn phụ thuộc vào người thiết kế

Các phép biến đổi ảnh: các phép biến đổi giữa các kênh của một ảnh hoặc giữa các ảnh chụp tại nhiều thời điểm khác nhau rất hữu ích cho việc tăng cường chất lượng và chiết tách đặc tính Có hai nhóm biến đổi chính là biến đổi số học

và biến đổi logic [14]

Biến đổi số học: các phép biến đổi số học dựa trên các phép tính cộng, trừ, nhân, chia và sự phối hợp giữa chúng được sử dụng cho nhiều mục đích kể cả loại trừ một số loại nhiễu Kết quả của một số phép biến đổi thường không là số nguyên mà là số thực, cho nên lại phải chuyển chúng về không gian số nguyên dựa trên các phép tăng cường chất lượng

Biến đổi logic: các phép biến đổi logic sử dụng các toán tử OR và toán tử AND nhiều trong việc phân tích tư liệu đa thời gian hoặc để chồng ảnh lên bản đồ

c Cắt ảnh theo khu vực nghiên cứu

Do khu vực nghiên cứu đầm Nha Phu chỉ là 1 phần của cảnh nên cần phải tiến hành cắt ảnh Một file chứa ranh giới khu vực đầm Nha Phu và các vùng lân cận được sử dụng để cắt khu vực nghiên cứu

2.3.3.2 Quá trình phân loại

Phương pháp phân loại ảnh được thực hiện bằng cách gán tên loại (loại thông tin) cho các khoảng cấp độ sáng nhất định (loại phổ) thuộc một nhóm đối tượng nào đó có các tính chất tương đối đồng nhất về phổ nhằm phân biệt các nhóm đó với nhau trong khuôn khổ ảnh Có 2 hình thức phân loại ảnh là phân loại có kiểm định (Suppervised Classification) và phân loại không kiểm định

(Unsuppervised Classitication) cả hai phương pháp phân loại này đều được phân loại dựa trên nguyên lý là các chỉ tiêu phân loại được xác lập dựa trên đặc trưng phổ của các vùng tham khảo và dùng luật quyết định thích hợp để gán nhãn pixels ứng với từng vùng phổ cụ thể [13]

Trong nghiên cứu này hình thức phân loại ảnh được sử dụng là phân loại

có kiểm định: phân chia một cách có kiểm định các giá trị DN (Digital Number) của các pixel ảnh theo từng nhóm đơn vị lớp phủ mặt đất bằng việc sử dụng máy tính và các thuật toán Để thực hiện việc phân loại có kiểm định, phải tạo được

“chìa khoá phân tích phổ” nghĩa là tìm được tính chất phổ đặc trưng cho từng đối tượng lớp phủ mặt đất và đặt tên cho chúng Công việc xác định chìa khoá phân tích phổ được gọi là tạo các vùng tham khảo (hay vùng kiểm tra – trainning areas) Từ các vùng này, các pixel khác trong toàn ảnh sẽ được xem xét và sắp xếp theo nguyên tắc “giống nhất” để đưa về các nhóm đối tượng đã được đặt tên

Chọn vùng tham khảo: xác định các loại hình sử dụng đất cần phân chia, sau đó chọn các vùng tham khảo trên ảnh tương ứng với số lượng loại hình sử dụng đất cần thành lập Vùng tham khảo, tương ứng với từng loại hình sử dụng đất, được chọn có số lượng pixel đủ lớn, so với số lượng pixel của một loại hình

sử dụng đất chiếm giữ

Phương pháp phân loại có kiểm định thường sử dụng các thuật toán sau: phân loại hình hộp (Parallelpiped Classification), phân loại theo khoảng cách nhỏ nhất (Minimum distance Classification), phân loại gần đúng nhất (Maximum Likelihood Classifier - MLC), phân loại hàm xác suất cực đại (Maximum Likelihood Classification), … [13]

Thuật toán được dùng trong nghiên cứu này là thuật toán phân loại gần đúng nhất (Maximum Likelihood Classifier - MLC): vì đây là phương pháp dựa trên lý thuyết xác suất chặt chẽ, có độ chính xác cao và được sử dụng rộng rãi Phương pháp này dùng số liệu mẫu để xác định hàm mật độ phân bố xác suất của mỗi lớp cần phân loại, đỗi với mỗi Pixel được tính xác suất thuộc vào một lớp nào đó và nó được gán vào lớp mà xác suất thuộc lớp đó là lớn nhất