...Nguyễn Văn Tuyền.pdf

...Nguyễn Văn Tuyền.pdf tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh vực kinh...

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TR TRƯỜNG ĐẠI HỌC

========o0o========

NGUY

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ SỬ D

TRÌNH SILVACARBON V

Chuyên ngành: Tr

Mã s

Giáo viên h

TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

ỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG H

========o0o========

NGUYỄN VĂN TUYỂN

DỤNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CỦ

NH SILVACARBON VỀ GIÁM SÁT, QUẢN LÝ RỪNG Và CARBON

TRÊN MẶT ĐẤT

Chuyên ngành: Trắc địa – Bản đồ

Mã số:

Giáo viên hướng dẫn: TS Nghiêm Văn Tu

HÀ NỘI - 2015

NG HÀ NỘI

ỦA CHƯƠNG

NG Và CARBON

n Tuấn

Tóm tắt:

Lớp phủ thực vật giữ vai trò quan trọng trong điều tiết nguồn nước, hạn chế lũ lụt, hạn hán, xói mòn đất Trải qua thời gian, lớp phủ thực vật đã không ngừng biến đổi đặc biệt dưới tác động mạnh mẽ của thiên tai và trực tiếp từ con người Vì vậy lớp phủ thực vật ngày càng có nguy cơ bị suy thoái và là nguyên nhân gây lên thiên tai ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống con người, đặc biệt là dưới tác động của Biến đổi khí hậu Biến đổi khí hậu và sử dụng đất là những thành phần chính của sự thay đổi môi trường toàn cầu Đánh giá các tác động liên quan đến những thay đổi này thường được hiển thị tương tác

và phản hồi hai chiều giữa khí hậu và sử dụng đất Hậu quả của những tương tác nàycũng cho thấy rằng việc sử dụng đất đai có thể làm trầm trọng thêm hoặc giảm bớt tác động biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu là một thách thức nghiêm trọng đối với phát triển ở Việt Nam, với một loạt các hậu quả phức tạp đối với từng lĩnh vực Các mô hình hiện tại cho thấy các tác động nghiêm trọng về kinh tế và sức khỏe con người là do vấn đề nhiệt độ tăng, thay đổi lượng mưa, nước biển dâng và thay đổi về tần suất, mức độ và phạm vi các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt Các thay đổi này có tác động lớn nhất tại các khu vực đô thị thấp, lưu vực sông và ngành nông nghiệp

Theo dự báo của IPCC (Nhóm chuyên gia liên chính phủ về biến đổi khí hậu), Việt Nam là một trong những quốc gia sẽ gánh chịu những tác động nặng

nề của biến đổi khí hậu Chính phủ Việt Nam đã ý thức được sự nghiêm trọng của vấn đề và đã chủ động và tích cực tham gia các công ước quốc tế về Biến đổi khí hậu như: Công ước Khung của Liên hợp quốc về Biến đổi khí hậu (UNFCCC) từ năm 1994 và Nghị định thư Kyoto từ năm 2002 Để thực hiện một số nghĩa vụ chung như xây dựng các Thông báo quốc gia về kiểm kê khí

nhà kính, xây dựng các phương án giảm nhẹ khí nhà kính cũng như thích ứng với biến đổi khí hậu Để tính toán lượng phát thải carbon nhằm thực hiện báo cáo quốc gia về kiểm kê khí nhà kính 02 năm một lần, một trong những số liệu đầu vào quan trọng là số liệu về sử dụng đất theo cách tiếp cận lớp phủ dựa trên hướng dẫn của chương trình SilvaCarbon (Hoa Kỳ) Ở Việt Nam, việc kiểm kê

sử dụng đất cấp quốc gia diễn ra 5 năm một lần, do đó thường không trùng với chu kỳ tính toán lượng phát thải carbon theo tính toán của chương trình SilvaCacbon và quy định của IPCC

Ở Việt Nam thông tin về diện tích lớp phủ như lớp phủ rừng, cây công nghiệp, cây trồng nông nghiệp,vv được thống kê từ hiện trạng sử dụng đất hàng năm của các hộ gia đình báo cáo lên các cấp quản lý theo phương pháp thủ công truyền thống Với phương pháp này kết quả là mất nhiều thời gian và

độ chính xác chưa cao Do đó vấn đề đánh giá nhanh và chính xác hiện trạng

sử dụng đất toàn quốc theo chu kỳ 02 năm phục vụ công tác kiểm kê khí nhà kính là hết sức cần thiết

Ngày nay, công nghệ viễn thám đang được sử dụng để theo dõi những biến đổi về bề mặt trái đất, quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường Sử dụng kỹ thuật viễn thám kết hợp với hệ thông tin địa lý và

kỹ thuật định vị toàn cầu giúp cho việc đánh giá những biến động về lớp phủ một cách nhanh chóng và chính xác Với việc ứng dụng công nghệ viễn thám

sẽ giúp cho việc xây dựng bản đồ sử dụng đất toàn quốc với chu kỳ 02 năm nhằm phục vụ công tác kiểm kê lượng phát thải carbon được nhanh hơn, và đồng bộ về mặt dữ liệu

Tuy nhiên, việc xây dựng bản đồ sử dụng đất theo cách tiếp cận của Chương trình SilvaCarbon hiện tại vẫn là một khái niệm mới ở Việt Nam

Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Xây dựng bản

đồ sử dụng đất theo tiêu chuẩn của chương trình SilvaCarbon về giám sát,

quản lý rừng và carbon trên mặt đất” Thông qua nghiên cứu này, chúng ta có

thể khẳng định những lợi ích của công nghệ viễn thám trong lĩnh vực giám sát tài nguyên và môi trường nói chung và lĩnh vực thích ứng và giảm nhẹ tác động của biến đổi khí hậu nói riêng

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU 1

DANH MỤC HÌNH ẢNH 2

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 3

Giới thiệu chung 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 8

1.1 Khái niệm về viễn thám 8

1.1.1 Khái niệm 8

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống viễn thám 9

1.2 Hệ thống thông tin địa lý GIS 10

1.2.1 Khái niệm 10

1.2.2 Vai trò của GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ. 11

1.3 Chương trình SilvaCacbon 12

CHƯƠNG 2: 17

THÀNH LẬP BẢN ĐỒ SỬ DỤNG ĐẤT THEO TIÊU CHUẨN CHƯƠNG TRÌNH SILVACARBON BẰNG ẢNH VIỄN THÁM ĐA PHỔ 17

2.1 Phương pháp phân loại sử dụng đất bằng ảnh biễn thám 17

2.1.1 Phương pháp phân loại không giám sát 17

2.1.2 Phương pháp phân loại có giám sát 18

2.2 Đánh giá và lựa chọn phương pháp phân loại sử dụng đất áp dụng cho khu vực nghiên cứu 20

2.3 Xử lý ảnh phục vụ phân loại sử dụng đất 21

2.3.2 Cắt ảnh theo khu vực nghiên cứu 23

2.4 Xây dựng bảng phân loại sử dụng đât theo tiêu chuẩn của chương trình SilvaCarbon 24

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ SỬ DỤNG ĐẤT TỈNH BÌNH DƯƠNG 29

3.1 Giới thiệu chung về tỉnh Bình Dương 29

3.1.1 Vị trí địa lý 29

3.1.2 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - văn hóa xã hội tỉnh Bình Dương 31

3.2 Thành lập bản đồ sử dụng đất tỉnh Bình Dương 36

3.2.1 Quy trình thành lập bản đồ sử dụng đất bằng ảnh viễn thám sử dụng phương pháp phân loại có giám sát 36

3.2.2 Tư liệu sử dụng để phân loại sử dụng đất rừng tỉnh Bình Dương 38 3.3 Xây dựng mẫu ảnh phân loại sử dụng đất tỉnh Bình Dương 41

3.3.1 Xây dựng các mẫu ảnh phân loại sử dụng đất 41

3.4 xác định tổ hợp kênh ảnh tối ưu để phân loại sử dụng đất tỉnh Bình Dương 49

3.5.2 Thành lập bản đồ sử dụng đất tỉnh Bình Dương 53

3.5.3 Cơ cấu sử dụng đất tỉnh Bình Dương 55

3.5.4 Xây dựng cơ sở dữ liệu (GIS) sử dụng đất tỉnh Bình Dương 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

PHỤ LỤC 61

1

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Các thông số dùng trong hiệu chỉnh bức xạ ảnh LANDSAT 8 23 Bảng 2.2: bảng hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất để sử dụng với dữ liệu viễn thám 28 Bảng 3.1: Một số thông tin về ảnh vệ tinh Landsat của tỉnh Bình Dương… 38 Bảng 3.2: Hình ảnh của các đối tượng trên mặt đất 39 Bảng 3.3: Mô tả mẫu cho việc phân loại của sự chiếm đóng đất 2015 44 Bảng 3.4: Chỉ tiêu đánh giá chất lượng chọn mẫu 46 Bảng 3.5: Hệ số Jeffries-Matusita (J-M) và biến đổi phân kỳ (TD)của các mẫu giải đoán cho ảnh Landsat8 tỉnh Bình Dương 48 Bảng 3.6: Ma trận nhầm lẫn đối với phân loại sử dụng đất tỉnh Bình Dương năm 2015 53 Bảng 3.7: Thể hiện tỷ lệ phần trăm diện tích trên cả tỉnh 55 Bảng 3.8: Số liệu sử dụng đất sử dụng cho phần mềm ALU trong chương trình SilvaCarbon 57

2

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Nguyên lý thu nhận ảnh vệ tinh 9

Hình 1.2: Các chức năng của hệ thông tin địa lý ( GIS ) 10

Hình 1.3: Ứng dụng của GIS 11

Hình 2.1: Ảnh vệ tinh Landsat8OLI_TIR tỉnh Bình Dương 24

Hình 3.1: Vị trí địa lý tỉnh Bình Dương 31

Hình 3.2: Phương pháp phân loại có giám sát 37

Hình 3.3: Một số mẫu giải đoán sử dụng đất trên ảnh Landsat đối với tỉnh Bình Dương……….………43

Hình 3.4: Các mẫu được xác định để phân loại các sự chiếm đóng đất 2015 44 Hình 3.5: Phản xạ quang phổ của các hạng mục sử dụng đất năm 2015 50

Hình 3.6: Bản đồ sử dụng đất năm 2015của Bình Dương 54

Hình 3.7: Biểu thị số phần trăm diện tích trên bản đồ của các đối tượng 55

3

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

UNFCCC: Công ước khung của Liên hợp quốc về biến đổi khí hậu

IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change (Ủy ban Liên chính

phủ về Thay đổi khí hậu )

GIS: geographic information system ( hệ thống thông tin địa lý )

ROI: Regions of interest

KP : Kyoto (Nghị định thư )

GDP: Gross Domestic Product

TD : TransformedDivergence

JM : Jeffries-Matusita

4

Giới thiệu chung

Việt Nam là một trong những quốc gia đang gánh chịu những tác động nặng nề nhất của biến đổi khí hậu, ở cấp độ quốc tế, chính phủ Việt Nam đã phê chuẩn Công ước Khung của Liên hợp quốc về Biến đổi khí hậu (UNFCCC) năm 1994 và Nghị định thư Kyoto (KP) vào năm 2002 Để thực hiện một số nghĩa vụ chung như xây dựng các Thông báo quốc gia về kiểm kê khí nhà kính, xây dựng các phương án giảm nhẹ khí nhà kính cũng như thích ứng với biến đổi khí hậu, Việt nam là một trong số ít các quốc gia đã đệ trình báo cáo cập nhật 2 năm một lần (BUR) cho Ban thư ký UNFCCC về kiểm kê khí nhà kính

Ở cấp độ quốc gia, Thủ tướng chính phủ yêu cầu thực hiện các nhiệm vụ

về xây dựng chính sách nhằm tận dụng các cơ hội phát triển của Việt Nam do các hoạt động giảm nhẹ phát thải khí nhà kính có thể mang lại Xác định điều kiện và cơ sở pháp lý để hình thành thị trường carbon trong nước và tham gia thị trường carbon toàn cầu Theo quy Bộ Tài nguyên và Môi trường có nhiệm

vụ công bố chỉ tiêu lượng phát thải khí nhà kính bình quân đầu người với kỳ công bố là 2 năm/lần Những thách thức trên đòi hỏi chúng ta phải đưa ra một quy trình công nghệ hữu hiệu có thể cung cấp dữ liệu nhanh nhất trên phạm vị rộng khắp cả nước cũng như mềm tính toán chính xác

Trước năm 2012, tính toán và công bố cho phát thải carbon năm 1996 được thông qua 4 bước, dữ liệu đầu vào thường sử dụng số liệu thống kê hiện trạng rừng của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn kết hợp tính toán trên phân mềm Microsoft Excel, vì vậy dữ liệu đưa ra chưa mang tính thuyết phục cao bởi vì các dữ liệu thống kê không trùng với năm cần tính toán phát thải; ví dụ: để công bố phát thải cho năm 1996, sử dụng dự liệu điều tra rừng của giai đoạn từ 1990-1995

5

Trên quan điểm về thế mạnh của công nghệ viễn thám là khách quan, tầm bao quát rộng, dữ liệu thu nhận dạng số và trùng với thời điểm cần tính toán, sử dụng công nghệ viễn thám còn ý nghĩa thực tiễn khi đem lại hiệu quả kinh tế cao và đảm bảo tính thường xuyên liên tục của công tác giám sát và tính toán lượng phát thải carbon Chính vì vây, từ năm 2013, được hỗ trợ kỹ thuật

và khuyến cáo của tổ chức Silvarcarbon, Ủy ban Liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC), thống nhất đưa ra quy trình chung gồm năm (05) bước, trong đó bước quan trọng là sử dụng công nghệ viễn thám Ngoài ra, phần mềm ALU được phát triển bởi tiến sỹ Slephen Ogle và cộng sự thuộc trường Đại học Colorado, phần mềm được phát triển dựa trên các văn kiện quy định của IPCC Đây là một công cụ mới phục vụ kiểm kê phát thải và xây dựng kịch bản giảm phát thải, hiện tại ALU đang là phần mềm mà NFCCC khuyến khích áp dụng nhằm tăng độ chính xác của kết quả kiểm kê khí nhà kính để đưa ra kết quả có tính tin cậy cao hơn với việc sử dụng dữ liệu đầu vào gồm dữ liệu hiện trạng lớp phủ, biến động lớp phủ, phân vùng khí hậu và thổ nhưỡng chiết tách từ tư liệu viễn thám

Với những vấn đề đặt ra như trên, đề tài “Xây dựng bản đồ sử dụng đất theo tiêu chuẩn của chương trình SilvaCarbon về giám sát, quản lý rừng và carbon trên mặt đất”cần đạt được các mục tiêu chính như sau:

- Nghiên cứu xây dựng nội dung bản đồ sử dụng đất theo tiêu chuẩn của trương trình SilvaCacbon phù hợp với hiện trạng sử dụng đất ở Việt Nam

- Đề xuất Quy trình công nghệ thành lập bản đồ sử dụng đất theo tiêu chuẩn của chương trình SilvaCarbon bằng ảnh viễn thám

- Ứng dụng công nghệ viễn thám, GIS vào thành lập bản đồ sử dụng đất tỉnh Bình Dương theo tiêu chuẩn của chương trình SilvaCarbon

Với mục tiêu đã đặt ra, đề tài đồ án tốt nghiệp được thực hiện trong 3 chương:

6

Chương I: Giới thiệu chung về viễn thám, hệ thống thông tin địa lý GIS

và chương trình SilvaCarbon Một số mục tiêu của chương trình SilvaCarbon

Chương II: Trình bày về một số phương pháp phân loại sử dụng đất

bằng ảnh viễn thám đánh giá và đưa ra phương pháp phân loại tốt nhất cho khu vực nghiên cứu Xử lý ảnh và xây dựng bảng phân loại sử dụng đất theo tiêu chuẩn của chương trình SilvaCarbon

Chương III: Giới thiệu về khu vực tỉnh Bình Dương và quá trình chọn

mẫu trên ảnh Landsat8 để phục vụ cho quá trình phân loại từ đó chọn kênh ảnh tối ưu nhất cho khu vực nghiên cứu để đánh giá độ chính xác và xây dựng cơ

sở dữ liệu sử dụng đất

7

Lời cảm ơn

Với sự hướng dẫn tận tình của TS Nghiêm Văn Tuấn, của Cục Viễn thám quốc gia và sự giúp đỡ của các thầy cô trong khoa Trắc Địa, đến nay đồ

án của em đã hoàn thành

Do trình độ và kinh nghiệm sản xuất thực tế chưa có, nên trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp còn nhiều hạn chế và thiếu sót Em rất mong nhận được

sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy, cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn tới sự hướng dẫn, chỉ đạo tận tình của TS Nghiêm Văn Tuấn và cùng với các thầy cô trong bộ môn Trắc địa ảnh - bản đồ

Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện

NGUYỄN VĂN TUYỂN