Ứng dụng viễn thám và hệ thông tin địa lý để nâng cao độ chính xác kết quả phân loại lớp phủ thực vật khu vực Tây Bắc : Đề tài NCKH. QT.08.35

Mục tĩu và nội dung nghiên cứu • Mic tiêu: - Xw dựng quy trình công nghệ phân loại ảnh vệ tinh quang học có độ phân gu trung bình phục vụ cho thành lập bàn đồ lớp phù mặt đất ở địa hình

T R Ư Ờ N G Đ Ạ I H Ọ C K H O A H Ọ C T ự N H IÊ N

Đề tàiỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ HỆ THÔNG TIN ĐỊA LÝ

ĐẺ NÂNG CAO Đ ộ CHÍNH XÁC KÉT QUẢ PHÂN

MÃ s ỏ QT-08-35

THS LƯƠNG CHI LAN

D ĩ / m

H à N ội - 200 9

a Tên đ tài: ứ n g dụng viển thám và hệ thông tin địa lý đế nâng cao độ chính x a kết quả phân loại lóp phù thực vật khu vực Tây Bắc.

M số: QT-08-35

c Các c á bộ tham gia: ThS Phạm Ngọc Hải

ThS Lương Chi Lan (ỉ Mục tĩu và nội dung nghiên cứu

• Mic tiêu:

- Xw dựng quy trình công nghệ phân loại ảnh vệ tinh quang học có độ phân

gu trung bình phục vụ cho thành lập bàn đồ lớp phù mặt đất ở địa hình vùg núi

- C ug cấp kết quà nghiên cứu phục vụ công tác quàn lý tài nguyên rừng vừg Tây Bắc, đặc biệt là vùng phòng hộ sông Đà

- G ọ phần nâng cao chất lượng của công tác đào tạo chuyên ngành bản đồ vin thám tại Khoa Địa lý - trường Đại học Khoa học Tự nhiên

• Ni dung nghiên cứu:

- x.y dựng quy trình xừ lý ảnh vệ tinh độ phân giải trung bình phục vụ xây dụg bản đồ lớp phủ mặt đất

- Ht thống hoá đặc điểm nguồn tư liệu viễn thám sử dụng trong nghiên cứu là-.nh Landsat và ảnh Spot

- H thống hoá đặc điểm tự nhiên và lớp phù thực vật khu vực Tây Bắc

- Đnh giá hiện trạng và biến động lớp phú mặt đất khu vực nghiên cứu giai đon 1995 -2 0 0 3

1 Quy trình nghiên cứu thích hợp vả tôi ưu trong phân loại ỉớp phú tại dịa hình vùng núi Việt Nam

2 Báo cáo khoa học tông hợp các kêt quả nghiên cứu

3 Báo cáo khoa học trình bày tại hội nghị Quốc tế về trượt lở đất tại Nhật Bàn tháng 11/2008

4 Ket quà đào tạo: hướng dan 16 sinh viên lớp bản đồ viễn thám thực tập trên thực tế và xử lý thông tin trong phòng thí nghiệm môn học Thực tập chuyên ngành và viễn thám - GIS ứng dụng

5 Cung cấp cơ sở dữ lịêu cho ngành lâm nghiệp trong việc quàn lý tài nguyên rừng phòng hộ sông Đà

f Tình hình kinh phí của đề tà i

Đã thanh toán đầy đủ theo đúng các quy định và dự toán

0HÓ Hiệu TRUỎNG

a Research Title: A pplication of Remote Sensing and GIS for improving

o f classified accuracy for land cover in the Northern W est region Code: Q T - 08 - 35

Faculty o f Geography, Hanoi University o f Science, National University Hanoi

c P articipant M em bers: Msc Pham Ngoc Hai

Msc Luong Chi Lan

d Research objectives an d Contents

- To systematic characteristic of natural resources and forest cover especially

in the study area

period from 1995 - 2003

e Result of study

1 Optional procedure for study o f land cover classification in mountainous region of Vietnam

2 Scientific report which present researched result

3 Scientific report which has been presented at the international conference

on landslide - Sendai, Japan (11, 2008) and the international Conference on Natural hazard prevention (Hanoi, 12/2008)

4 Guider for 16 students o f Department o f Remote Sensing and Cartographic Faculty o f Geography to study topic Remote Sensing and GIS application

5 Supplying data for Forest Agency in the protect o f forestry management in the Black river catchments region

f Finance

Finance has been complicated following the rule

Prof.Dr Nguyen Ngoc Thach CERTIFICATION OF HUS

Khái quít chung về đề tài

Chương 1 Đặc điểm khu vực nghiên cứu

1 Vị trí địa lý

12 Đặc điểm địa hình, địa mạo, thổ nhưỡng

13 Đặc điểm khí h ậ u

14 Đặc điểm thảm thực vật

Chương II Nguồn tư liệu viễn thám sử dụng trong nghiên c ứ u

111.Số lượng ảnh sử d ụn g

1} 2 Đặc điểm ảnh vệ tinh sử dụng trong nghiên cứu

1121.Ảnh vệ tinh LandSat

112.1.2 Vệ tinh Landsat ỉ, 2, 3

/7.2.1.2 Vệ tinh Landsat-4 và -5

U.2.1.3 Vệ tinh Landsíit-6 và -7

1122. Vệ tinh SPOT

[12.2.1 SPOT-1, 2, và 3

112.2.2 SPO T-4

112.2.3 SPOT-5

Chươn£ II Xử lý ảnh vệ tinh Thành lập bản đồ lóp phù thực vật ID .Quv trình phân loại

in.: Đánh giá độ chính xác của kêt quả phân loại

11.2.1 Điện Biên -1995

11.2.2 Scm La 1995

11.2.3 Hoà Bình 1995

'rang 1

4

4

4

6

7

18

18

, 20

20

22

27

31

32

,.3 3 .35

36

40

40

51

, 65

67

68

ỉ/1.2.5 Sơn La năm 2000 II1.2.6 Hòa Bình 2000

II 1.2.7 Hỏa Bình 2003

K ết luận chung

T ài liệu th am khảo

Í NG DỤNG VIẺN THÁM VÀ HỆ THÔNG TÍN ĐỊA LÝ Đ: n â n g c a o Đ ộ c h í n h x á c k é t q u ả p h â n l o ạ i

+ Iịêu chinh phô

+ ,ự a chọn hệ thống phân loại

+ 'họn mẫu và xây dựng tập mẫu

+ ’hân loại ảnh theo các thuật toán khác nhau

+ ,oại bò nhiễu

+ loàn chinh bản đồ sản phâm

Cỏ ri nhiều phần mềm chuyên dụng với các chức năng phân loại đa phổ Tuy nhiên, k- quả phân loại trong xử lý phổ có được chính xác hay không còn phụ thuộc vào nhiẽ kỹ thuật trong qúa trinh thao tác cuà người điều hành Đáng tiếc là trong thực tế ,ỉộ chính xác cùa kết quả phân loại thường không được phân tích đánh giá một cách chỉđáo Vì vậy, mục đích cùa đề tài là xây dựng quy trình công nghệ phù hợp trong q t trinh phán loại đê đảm bảo kết quà có độ chính xác cao, đáp ứng yêu càu cùa công táchành lập bán đồ chuyên đe về lớp phủ mặt đất

Khu ực nghiên cứu là 3 tinh Điện Biên, Sơn La, Hoà Bình thuộc diện tích phòng

hộ của ing Đà v ề mặt tự nhiên dây là 3 tinh tạo thành một khu vực có tinh đa dạng cao về nt dịa hình, tài nguyên cũng như về đặc điểm lớp phù mặt đất Vi vậy kết quả

I

Hện nay, dể theo dõi diển biến tài nguycn rừng thì viễn thám đã và đang trở nên một phrơng pháp nghiên cứu rất có hiệu quả bởi những ưu thế vốn có cùa nó mà những Iguồn tư liệu và phương pháp nghiên cứu thông dụng không thể có được NhữngJU thé đó được thể hiện ờ những tính chất cơ bàn sau:

Tí-h chất cập nhật thông tin (existing data) của một vùng hay toàn lãnh thổ trong cùng Iĩột thời gian

Tín chất đa thời kỳ của tư liệu (mutil-temporal data)

'ính chất phong phú của thông tin đa phổ (mutilsspeetral data) với các dãi phố ngày cng được mớ rộng

'ính chất đa dạng cùa nhiều tầng, nhiêu dạng thông tin ảnh hàng không (aerial photogaph), tín hiệu phổ hàng không (spectral signatures), hình ảnh chụp từ vũ trụ (multị /pe o f data), toàn cảnh satellites image, space photographs

'inh chat đa dạng của tư liệu: băng từ, film, ảnh (print), đĩa từ

<ự phát triển của các kỹ thuật và phương tiện xử lý thông tin viễn thám (kể cà cho xửý bằng mẳt và xử lý số hoá ảnh) với sự kết hợp của nhiều công nghệ: cơ quang học, đin tử, tin học

ự phát triể n cùa công nghệ trong việc cải tiến và nâng cao chât lượng, tính

n ă n g V t ạ o s ả n p h ẩ m c ủ a từ n g c ô n g đ o ạ n x ử lý th ô n g tin (in p u t, p ro c e s s in g , o u tp u t ).'ự kết hợp cùa xử lý thông tin viền thám với xir lý hệ thống thông tin địa lý (GIS), viễn thông(telecommunication), định vị vệ tinh (GPS), đào tạo từ xa (telecdcation)

iên cạnh đó, những tiến bộ và sự phát triển của khoa học địa lý cho phép mở ra nhừng ìướng áp dụng mới cùa viễn thám, đặc biệt trong hướng địa lý ứng dụng và càng này càng thè hiện tính hiệu quả khi vận dụng trong thực tiên của nhiêu lĩnh vực khác nau của địa lý như: nghiên cứu, đánh giả các loại tải nguyên, nghiên cứu môi trường/à biến động môi trường, nghiên cứu các hệ sinh thái, tồ chức lãnh thổ và quàn

lý môirường

)ẻ nghiên cứu tài nguyên rừng, với tư liệu viễn thám quang học với độ phân giải khng gian và tính chất phổ của tư liệu, cho phép đưa ra kết quá phân loại về các

vẫn tồn tại do đặc điểm phân loại ánh chi dựa vào phổ phẩn xạ Neu sử dụng phưcmg pháp phân loại theo cấu trúc thì kết quà sẽ cỏ độ chính xác cao hơn Tuy nhiên, trong giai doạn nghiên cứu này, đê tài mới áp dụng kỹ thuật phân loại phô Đôi với nehiên cứu tì lệ nhò và trung bình thì độ chính xác của phân loại phố vẫn là trong giới hạn cho phép.

Phần mềm sử dụng là ENVI 4.3 với các thuật toán khác nhau n h ư : ghép ảnh, hiệu chinh phổ, lọc, nội suy, phân loại

Đề tài được triển khai nhằm thừ nghiệm phương pháp phân loại và xây dựng quy trình xử lý tối ưu nhằm có kết quả phân loại với độ chính xác cao, phục vụ cho ứng dụng trong thưc tiền đồng thời phục vụ cho nội dung đào tạo tại khoa Địa lý

ĐẶC ĐIÉM K HU V ự c N G H I Ê N c ứ u

Khu vực nghiên cứu là trung và hạ lưu Sông Đà bao gồm 3 tinh: Điện Biên, Sơn

La và Hòa Bình Đây là khu vực chịu ánh hường nhiều cùa công trình thuỳ điện Sơn La trong tương lai Sự biến động cũa lớp phù rừng sẽ ảnh hưởng tới khả năng lưu giữ nước trong lưu vực, từ đó ảnh hưóng tới lưu lượng và sự điều tiết nước hồ trong tương lai

1.1 Vị t r í đ ịa lý

Hình ỉ I Địa hình 3D khu vực nghiên cứu ( thêm cả tinh Lai Cháu)

Tọa độ địa lý: nằm trong khoảng 23 °-20,5° vĩ độ bắc và 102 °-105 0 kinh đông.1.2 Đặc điểm địa hình, địa mạo, thố nhưỡng

Vùng Tây Bắc là một vùng núi non hiểm trờ, đi lại khó khăn, kinh tế chậm phát triển, đời sống cùa đồng bào các dân tộc còn rất nghèo khỏ

4

các lúi cao đồ sộ và các cao nguyên rộng lớn Dãy Hoàng Liên Sơn dược hình thành

do sr kéo dài của dãy núi Himalaya từ Trung Quốc, nằm án ngữ ở phía Tây, chạy theo hướig Tây bẳc - Đông nam Đây là đãy núi đồ sộ dài khoảng 180 km, chiều rộng trung bình30 kin với các đinh núi cao trên dưới 3.000 m, trong đó cỏ những đinh cao nhất ờ ViệtNam (đinh Hăng Si Pan 3.142 m, đinh Long Cung 2.913 m) Xen giữa những dãy núi ớn này là vùng cao nguyên đá vôi Sơn La, Mộc Châu ở độ cao 600 - 1.000 m Độ cao rung bình toàn vùng này từ 800 - 1.000 m Nơi tận cùng về biên giới phía tây có dãy lúi cao trung bình, thường được gọi là dãy núi Sông Mã, dài đến 500 km, tỏa rộng sangcả nước Lào ờ sầm Nưa và lan đến tận miền thượng du Thanh Hóa- Nghệ An có nhừig đinh cao tới trèn 2.000m, nhưng thường cao trung bình 1.200-1.500 m Trong vùnị núi đồi này có đường phân thuỷ cùa hai sông lớn là sông Hồng và sông Đà Giữa hai nạch núi đổ sộ đó là một vùng núi thấp rộng lớn thuộc lưu vực sông Đà bị chia căt mạni mẽ và một dãy cao nguyên đá vôi chạy suốt từ Phong Thổ đến Thanh Hóa với chiềi dài khoảng 400 km, rộng 10-25 km, cao trung bình từ 600 m đến 1.000 m.Diy Pusamsao kéo dài tới cao nguyên Hủa Phàn là đường phân thuỷ: một bên là các sông suối chảy vào hệ thống sông Mê Kông ớ phía Lào và một bên là các sông suỏi chả) vào hệ thống sông Đà, sông Mã, sông Chu và sông Cá ờ Bắc Trung Bộ Sông Đà thuộ‘ hệ thống sông Hồng trên vùng Tây Bắc, có chiều dài toàn bộ là 1.010 km Phần sôngĐà trên lãnh thổ Việt Nam dài 570 km (chiếm 57% chiều dài) Tồng diện tích lưu vực ông Đà 59.900 km2, trong đó phần ờ Việt Nam 26.800 km2 (chiếm trên 50% diện tích oàn vùng lưu vực)

Tong vùng lãnh thồ Việt Nam, sông Đà vạch một dòng chày hùng vĩ chia Tây Bẳc

ra th.nh hai vùng lãnh thổ gần như bang nhau, tạo thành con đường thũy tự nhiên từ đồngbàng sông Hồng di ngược lên phía tây và nay đã trở thành hồ chứa Hoà Bình rộng lớn pữa lòng Tây Bấc Điều kiện địa hình, chế độ khí hậu và thuý văn cùng tập quán

cư &n đã hình thành các loại hình thuỳ vực phong phú và đặc trưng ở đây: sông, suôi,

ao, h> tự nhiên có nguồn gốc caxtơ, hồ chứa nước cỡ nhỏ, trung bình và lớn, ruộng bậc thanj- Trong đó đáng lưu ý hồ Hoà Bình là hồ chứa lớn nhất nước ta hiện nay Trong tươn; lai sẽ hình thành hồ chứa Sơn La còn lớn hơn nừa ở bậc thang trên hồ Hoà Binh.Nin thố nhưỡng ở vùng Tây Bắc khá phong phú và đa dạng Có thể ghi nhận các nhón đất và các loại đât chính như sau:

a Shỏtn dắt phù sa sông suối chiếm diện tích nhò, khoảng 1,6% diện tích Tây Bắc,

5

không được bồi và dât phù sa bị giày hoá.

b A/iớ/m đất doc tụ hình thành ờ vùng trũng giữa các núi, chân núi, do quá trình rữa

trôi, tích tụ sản phâm từ sườn núi xuống, chiếm khoảng 5,4% tông diện tích toàn vùng

c A'hóm đất Feralit điên hình, được hình thành bởi quá trình phong hóa trên các

loại đá mẹ khác nhau vùng đồi núi và cao nguyên Đây là nhóm đất lớn nhất, phong phú nhất và có tiềm năng tự nhiên lớn nhất trong khu vực chiếm tới 53% diện tích tự nhiên cùa Tây Bắc Trong nhóm này có thể phân chia các loại chính như sau:Loại đất Feralit đỏ vàng trên các trầm tích lục nguyên, đá macma axit

- Loại đất Feralit đỏ vàng trên đá sét và biến chất

- Loại đất Feralit nâu đỏ, trên các cao nguyên đá vôi, đá macma trung tính và Bazơ

- Loại đất Feralit vàng nhạt trên các đá cát kết

IV .v/iớm đất Feralit mùn trên núi: Là nhỏm đất có diện tích lớn thứ hai trong khu

vực, chiếm khoảng 40% diện tích vùng Phân bố rộng rãi từ độ cao 1 OOOm trở lên trên các sườn, đinh núi, gồm các loại đất chính như sau:

- Đất Feralit mùn dỏ vàng trên đá Macma axit

- Đất Feralit mùn đỏ vàng trê n đá sét và biến chất

- Đất Feralit mùn nâu vàng trên đá vôi

- Đất mùn vàng nhạt trên đá cát kết

- Đất mùn Alit núi cao vàng xám, dạng than bùn mùn thô hoặc bị Potzon hoá Ỉ.3 Đặc điềm khí hậu

Vao mùa đông, khí hậu vùng Tây Bắc nói chung ẩm hơn so với vùng Đông Bấc nhờ

có dỗy Hoàng Liên Sơn ngăn các luồng gió lạnh từ Bấc á thổi tới, nhưng không phải vì thế n à mùa đông ở dây kém khẳc nghiệt hơn do ảnh hường của dộ cao và địa hinh Trong mùa đông, trên các đinh núi cao, nhiệt độ có khi xuống tới dưới 0°c, thường có nước đỏng băng và có khi có tuyết rơi Đó cũng là thời kỳ hanh khô và độ chiếu sáng của nặ: trời giàm đi rất nhiều từ trên sườn núi đến các thung lũng sâu Mùa hè với cái nóng ban ngày hầm hập trong các vùng thấp và thường có gió Lào làm nhiệt độ tối cao

có kh lên tới trên 40' c , nhưng khi đêm đến lại cảm thấy lạnh thực sự, vi nhiệt độ tụt xuốrụ có khi tới I5-20°C Mùa hè trùng với mùa mưa, với những cơn mưa lớn, lượng

6

đoan như thế thường chi xảy ra trong khoảng thời gian ngấn, trừ những vùng núi cao Nói chung, các trị sô khí hậu trung bình cũng không khác nhiều so với những vùng lân cận và đồng bang, nhưng biên độ nhiệt độ thường lớn hơn, ít có mưa phùn và hầu như không có bão và độ ẩm không khí thấp hơn Với địa hình phức tạp, càng lên cao nhiệt

độ càng giảm, độ ẩm giao động từ 80 - 100%, cường độ mưa trên lưu vực sông Đà rất lớn nên thường xảy ra lũ quét

Do kiếu kiến trúc địa hình, dãy Hoàng Liên Sơn đồ sộ và kéo dài với độ cao liên tục trên 2(00 m đã ngăn chặn về cơ bản sự xâm nhập của hoàn lưu đới cực tràn vào vùng khuất aúi này Hoàn lưu Đông Bấc thâm nhập vào lãnh thổ từ phía nam lên theo các thung ung Sông Đà và bị suy giảm nhiêu Đó là nguyên nhân đê có mùa đông ấm hơn

rõ rệt ÍO với vùng Đông Bắc và Việt Bắc Ngược lại, Tây Bấc là vùng chịu ảnh hưởng của gi( mùa Tây Nam, ngoài ra , do địa hình phân hoá mạnh mẽ giữa các dãy núi cao

và thuỉg lũng hẹp năm sâu ở giữa nên đã hình thành các hiệu ứng “Fơn” khô nóng Cùng xới chế độ gió mùa là sự phàn hoá chế độ nhiệt và mưa ẩm theo đai cao địa hình Những chênh lệch này dan tới sự phân hoá nhiều kiêu khí hậu khác nhau, liên quan tới chế độ nhiệt từ rất lạnh tới nóng, từ mùa mưa có mưa rất nhiều đến mùa mưa ít mưa, từ mùa klô ngán tới mùa khô kéo dài Có thể chia Tây bắc thành 6 vùng khí hậu sau đây: Vùng núi vừa và cao bắc Lai châu

I Vùng núi vừa và cao tầy Lai châu

II Vùng núi vừa và cao nam Lai châu

V Vùng thung lũng và núi thấp dọc các sông lớn tây Hoàng liên sơn

V Vùng núi Su-xung, Chao -chai và cao nguyên Mộc châu.

/I Vùng núi cao và vừa Hoàng liên sơn

) vùng khí hậu nói trên dược phân chia thành các tiểu vùng khí hậu.Mụi tiêu vùng kú hậu lại có những đặc điểm về phân bố thảm thực vật đặc thù Tuy nhiên từ đó cũng c< thể có những nhận định chung về các kiểu thảm đặc trưng ở khu vực.1.4 Đà' điểm thảm thực vật

Tham thực vật rừng trong vùng Tâv Bắc là vùng quan trọng nhât cả về mật diện tích vànhững chức năng kinh tế-xã hội-môi trường Tuy nhiên hiện nay lớp phù thực vật n à\đ ã và đang bị tác động mạnh mẽ dưới sức ép về kinh tế-xã hội-môi trường và thực tế à đã bị suy giám mạnh cả về sô lượng, chất lượng, các chức năng về kinh tè và

7

vùng chi còn vào khoảng 500.000 ha, độ che phù cùa thâm thực vật rừng tự nhiên trong vùng chi còn lại khoảng 10% đến 13% Trong đó, phần lãnh thổ thuộc dịa phận Sơn La

có độ che phù thấp nhất (gần 10%), phần lãnh thổ thuộc địa phận tinh Hoà Bình có dộ che phù của thảm thực vật rừng lớn nhất (vào khoảng 24%) Diện tích rừng trồng rất nhỏ bé, vào khoảng 10.000 ha, chù yêu là rừng trồng thuần loại bang một số loài cây nhập nội (Acacia spp., Eucalyptus spp.) và một sổ loài cây bản địa như mỡ (Manglietia conifera), bồ đề (Styrax tonkinensis), lát hoa (Chukrasia tabularis), tre luồng

(Bambusa vulgaris, B bambos, Dendrocalamus membranaceus, D sericeus), Nhìn

chung, tỳ lệ về diện tích và giá trị của rừng trồng còn thấp so với yêu cầu phục hồi rừng

và trồng rừng trong khu vực

Hầu như toàn bộ các kiêu thảm thực vật tự nhiên vùng Tây Băc đều thuộc lớp quần hệ rừng rậm tạo thành bởi các thảm cây gỗ và có tán khép kín Chưa ghi nhận được các lớp quần hệ rừng thưa, lớp quần hệ trảng cây bụi, trảng cỏ nguyên sinh khi hậu hay khí hậu thổ nhưỡng Một vài ý kiến trước đây cho ràng, có khả năng tồn tại các kiều trảng cỏ, tràng cây bụi nguyên sinh ở vùng Cò Nòi, Sơn La, song chưa được thực

tể chứng minh Do sự phân hóa cùa sinh khí hậu, lóp quần hệ rừng rậm được chia thành hai dưới lớp quần hệ: Rừng rậm thường xanh và rừng rậm nửa rụng lá Các quần

xã thực vật trong kiểu rừng rậm thường xanh không bao giờ rụng hết lá xanh, số các các thề rụng lá về mùa khô, nếu có, thi không nhiều, dưới 25% tổng số các cá thể trong quần xã Kiểu rừng nửa rụng lá chưa có nhiều dẫn liệu ve cấu trúc, về tô hợp thành phần loài của dạng nguyên sinh Tuy nhiên, sự hiện diện của các quần xã cây bụi thứ sinh trên nền sinh khí hậu, cho phép nhận định rằng: Kiểu thảm thực vật này phát sinh chủ yếu do sự biến đổi cùa các điều kiện sinh thải (mà chù yểu là sự suy kiệt và thoái hóa cùa các điều kiện thổ nhưỡng) Ket quả là đã tạo nên các quần xã thực vật gồm các loài cây ưa sáng có khả năng chịu hạn cao, thích nghi với điều kiện môi trường khắc nghiệt bằng khá năng giảm bớt quá trình bốc, thoát hơi nước thông qua hiện tượng rụng lá

Các lớp quần hệ trên tiếp tục phân hóa thành các đơn vị bậc nhò hơn Sau đây là một số dẫn liệu về các bậc phân loại nhó hơn đó:

A Nhóm quần hệ rừng rậm thường xanh nhiệt đới mua mùa

Trong nhóm này các loài cây gồ thường đều có chồi bảo vệ chống lại những bất lợi cia mùa lạnh, khô hoặc một trong hai tác nhân đó

8

hệ lày thường gặp chủ yếu ờ Mường La, Yên Châu, dọc theo hai bên bờ sòng Đà và các nhánh sông suối chính khác Quần hệ này dược phân chia thành các dưới lớp quần

hệ iau:

li Dưói q uần hệ rừng rậm nhiệt đói thường xanh mưa mùa ờ đất th ấp trên các loạ đá mẹ khác nhau (trừ đá vôi) phong hóa, thoát nước tốt Trên những diện tích này thưrng gặp các sàn phẩm phong hỏa từ các loại đá mẹ khác nhau như phiến thạch, sa thạch, granit, đaxit, đất có khả năng thoát nước tốt Do phân bố trên các vùng đất thấp, gầr các khu dân cư, thuận lợi cho các hoạt động kinh tế (phát nương iàm rãy đề trồng trọt khai thác gỗ, cùi và các lâm sản khác), nên thảm thực vật rừng đã bị tàn phá từ lâu, các quần xã nguyên sinh gần như vắng mặt, thay thế vào đó là các quần xã thứ sinh nhái tác như sau:

R ừng th ứ sinh thường xanh cây lá rộng: Tâng ưu thế sinh thái thường được tạo thành bởi các loài sao (Vatica odorata), táu muối (V fleuryana) và nhiêu loài

cây gỗ khác với dộ tàn che 60-70%, chiều cao trung binh 25-30m Các quần xã khác có thể gặp là ngát (Girontĩiera subaequalis) + bứa (Garcinia oblongifolia)

+ bùm bụp (Mallotus spp.), quần xã xoan đào (Prunus arborea) + ràng ràng (Ormosia spp.) + chò chì (Parashorea chinensis), quần xã gioi (Michelia spp.) +

gội (Aglaia gigantea) + sâng (Pometia pinata)

- Rừng tre nứa hỗn giao với cây lá rộng với ưu thế là tre (Bambusa spp.), mạy

sang (Dendrocalamus sericeus), vầu đăng (Indosasa omabilis), vâu lá mập (/ crassi/lora), giang (Ampelocalamus patellaris), nứa (Neohouzeana dulloa),

Trong các thung lũng hẹp và tương đối bằng phẳng còn tồn tại các quần xã tre, nứa nhỏ, ít nhiều mang dấu tích tàn phá của lửa rừng Những đại diện thường gặp là Bambusa spp., Dendrocalamus spp., Rubus spp., Maỉlotus cochinchinensis, Morinda spp., Melastoma spp.

I> Dưói quần hệ rừng rậm thường xanh nhiệt đới mưa niùa trên đất thấp do

đá ôi phong hóa (<500m), thoát nước tốt và các kiểu thứ sinh thay thế Trong loại này hường gặp các quần xã thực vật sau:

tonkinense), ôrô (Taxotrophis illicifolia), trai (Garcinỉa /agraeoicies), sếu (Celtis spp.) Kiều quần xã thực vật này thường tồn tại ờ dưới dạng đã bị khai thác, chặt

9

đã bị khai thác hết Các loài đi theo thường là gội (Aglaia spp.), lòng mang {Pterospermum spp.), mạy tèo {Dimerocarpus brenieri) Trong thành phần hệ

thực vật ờ đây vẫn còn nhiều loài có giá trị kinh tế như nghiến, trai, đinh

(Markhamia stỉpuỉatà), lát (Chukrasia tabularis), mạy tèo, ô rô, teo nồng (Streblus tonkinensis), Tuy nhiên, các loài cây này thường ở dạng cây mới tái

sinh hoặc những cây có kích thước nhỏ, sâu bệnh,

II Q uần hệ rừ ng rậm thường xanh nhiệt đới mưa mùa ờ núi thấp (từ 1.500m) Kiểu quần hệ thực vật này chiếm diện tích lớn nhất trong vùng Trong phạm

500m-vi tồn tại của đai này, càng lẽn cao nhiệt độ càng giảm, điều đó thường xảy ra với sự ảnh hưởng cùa gió mùa đông bắc, số ngày có sương mù tăng lên, tính bất lợi của thời gian khô giảm bớt, lượng mưa tăng lên Điều này thường không đồng nhất trong hai đai phụ: Đai phụ tầng dưới, từ 500m đến 900m và đai phụ tầng trên, từ 900m đếnl.SOOm, trong đó đai phụ tầng dưới Ihể hiện rõ tính chuyển tiếp Quẩn hệ này được phân ra thành các bậc phân loại nhò hơn như sau:

lia Dưới quần hệ rừng rậm thường xanh nhiệt đói mưa mùa ờ tầng dưói núi thấp, trên đất do các loại đá mẹ khác nhau (trừ đá vôi) phong hóa, thoát nước tốt với các kiểu thứ sinh thay thế Đất thoát nước tốt, chế độ nhiệt ẩm tỏ ra thuận lợi cho sự phát triển của các kiểu rừng nhiệt đới thường xanh Tuyệt đại đa số các quần xã thực vật thuộc kiều này thường gặp trên các sườn núi dốc từ 15° trờ lên trên nền đá mẹ granit, đá biến chất Các quan xà thực vật chính trong kiểu này là:

- Rừng rộng thường xanh cây lá rộng với ưu thế cà ồi Điện Biên (Castanopsis ceratacantha), dẻ gai (C chinensis), dẻ sồi (C fleuryi), chẹo tía (Engelhardtia chrysolepis), bô đê (Styrax tonkinensis) với các loài đi theo khác và các loài dưới

tán thường là mác niễng (Eberhardtia tonkinensis), tô hạp Điện Biên (Altingia takhtajanii), các loài de (Phoebe, Machilus, Litsea) , ngát (Gironniera snbaequalis), trám trăng (Canariùm album), hoàng linh (Peltophorum spp.),

R ừng tre nứa hoặc tre nứa hỗn giao với cây lá rộng với ưu thế luồng

(Dendrocalamus membraceus), mạy sang (£> sericeus), tre mỡ (Bambusa vulgaris), giang (Ampelocalamus patellaris), tre sóc (Arundinaria sp.), nứa (N dulloa), vầu đấng (/ amabilis), vầu lá mập (/ crassiflora) Rừng tre nứa thường

có nguồn gốc thứ sinh nhàn tác, kết hợp với đặc tính thính nghi sinh thái với nơi

ẩm, đất sâu, dày nên thuận lợi cho sự xâm nhập và phát triển nhanh chóng cùa

10

nhò ven sông, suối, thường có cẩu trúc 1 -2 tầng Ngoài tre, nứa còn gặp một sổ

subaequalis, Maỉỉotus spp., Litsea spp,

Ilb Dưói quần hệ rừ n g rậm thưừng xanh nhiệt đói mưa m ùa ở núi th ấp (500- 1500m) trẽn đất đo đả vôi phong hóa, thoát nước và các kiêu thứ sinh thay thế Loại này thường tồn tại trên đinh và đường dòng của các dãy núi đá vôi, trên tâng đât thường mòng, giàu mùn, thoát nước nhanh Các kiêu thảm thực vật loại này thường gặp chủ yếu tại các vùng chung quanh Thị xã Sơn La, Mộc Châu, Mai Sơn, Sông Mã,

Nà Sản, Phiêng Ban Trong loại này thường gặp các quần xã thực vật sau:

- Rừng rậm th ư ờ n g xanh cây lá rộng ưu thế ô rô (Taxotrophis illicifolia), nghiến

(£ tonkinense), dẻ tằm (Qnercus acutissima) hoặc hỗn giao với cây lá kim, như

du sam (Keteleria davidiana), thông nàng (Dacrycarpus imbricatus) Các loài đi

takuỉaris, Castanopsis spp., Mallotus phiỉlỉpinensis.

III Q uần hệ rừ n g rậm thường xanh nhiệt đới m ưa m ùa trên núi tru n g bình (1600-2630m) và các kiểu thứ sinh thay thể Trong khu vực này, một trong hai điều kiện hạn chế sự phát triển của thực vật lả sự khô hạn thường xuyên và kéo dài của các điều kiện khí hậu không còn nữa, lượng mưa trung bình thường dao động trong khoảng 2500-30(0mm/năm Phần lớn diện tích đai này nằm trong tầng mây mù che phủ thường xiyên, sự hạ thấp nhiệt độ là biều hiện cho những khác biệt cùa chế độ khí hậu Trong loã này thường gặp một loại quần xã thực vật sau:

- R ùng rậm th ư ờ n g xanh cây lá rộng với ưu thế cùa một số loài dẻ núi cao

(Lthocarpus, Quercus), đỗ quyên (Rhododendron spp.), hồi núi (Illicium spp.),

chỉ (Eurya, Camelia, Hartià), hoặc hồn giao với cây lá kim như pơ mu (Ftkienia hodginsii), Tsugaynnnanensis, Abies delavayi,

IV Q iầ n hệ rừ n g rậm thường xanh nhiệt đói m ưa mùa trên núi cao (cận Alpin

- trên 26)0m) trên nền đất chua và mỏng Loại hình rừng này nam trong vành đai sương mi quanh năm, nhiệt độ thấp, lượng mưa trung bình từ 1800-3200mm/năm, đất mòng, chia và thoát nước nhanh Thực vật trong loại hình rừng này chù yếu là các cây

gỗ lùn tluộc các họ Ericaceae, Iliiciaceae, Rosaceae, Theaceae mọc lần với Tsuga yunnaiveisis, Abies delavayi và một số loài tre trúc thuộc chi Arundìnaria (A.

11

vật sau:

Rừng rậm th ư ờ n g xanh cây lá rộng với các loài ưu thế thuộc dạng gỗ lùn của các họ Đỗ quyên ^Ericaceae với các chi Rhododendron, Vaccinium, Ekianthus, Gautheria), họ Hồi (Illiciaceae với chi Illicium), họ Hoa hồng (Rosaceae với các

chi Rubus, Sorbus), họ Chè (Theaceae với chi Eurya) hoặc hỗn giao với Abies delavayi, Tsuga vunnanensis, Arundinaria peíelotii, A Baviensis,

thành ngạnh (Cratoxylon spp.), hoăc quang (Wendlandia paniculata, w tinctoria),

chẹo (Engelhardtia spp.), me rừng (Phylanthus emlica) , hoặc là các trảng có với ưu

thế là các ioại cỏ tranh Ụmpera cylindrica), lau lách (Saccharum spp.), chè vè (Miscanthus J,ĩoridus), cỏ lào (Eupartorium odoratum),

c Thảm cây trồng

Xuất hiện dưới dạng những mảnh nhò Các cây công nghiệp như chè (Camellia sinersis), trẩu ( Vernicia montanà) được trồng trên nhùng cao nguyên đá vôi và một số

diện tích trên đất feralit sâu, dầy Hiện nay diện tích này đang có nguy cơ bị thu hẹp lại

do cmh tác chưa có hiệu quà kinh tế cao Quẩn xă cây trổng nông nghiệp ngan ngày phân bố trên đất canh tác bao gồm các quần xã lúa nước trên các loại hình ruộng nước, quần xã cây trồng cạn ngẳn ngày như lúa nương, ngô, sắn và một số cây lương thực và thực phẩm khác Quần xã cây trồng quanh các khu dân cư chù yếu là cây trồng lâu năm như nít, xoan và một số loại cây ãn quả khác Rừng trông có diện tích rất nhò bé, phân

bố rũ rác bao gồm một sô loài cây bản địa như lát, mỡ, bô đè, một sô loài thông, một

sổ lon tre trúc và cây nhập nội như bạch đàn, các loài keo

12

tinh Lai Châu (cũ), Sơn La, Hoà Bình qua số liệu thống kê năm 1999.

rừ n g

C ả vùng Tây Bắc

310.13516.475.367

167.3204.749.489

40.147.025

473.84520.279.456

287.16116.321.289

123.4033.546.280

37.070.395

434.62619.550.540

239.38916.367.800

43.9391.452.055

327.217

9.89472.067.000

37.545175.688.000

9.77979.462.000

100.798.000cây7.486

29.325728.916/

27.330.000cây

10.227253.489/

27.393.000cây

2.99166.976/46.075.000cây7.486

2.027.649

59.2482.027.649

1.606.951

12.141249.664

22.974154.078

43.9171.203.209

1.606.820

12.141249.664

20.988154.078

37.2351.203.078

3.374.000

1.986221.000

6.6793.153.000

131

3131

13

Tứ sô: Diện tích

Mầu số: + Đối với rừng gỗ: m3

+ Đối với tre nứa : cây

Bản; 1.2 Diện tích hiện trạng rừng phòng hộ, đặc dụng và sản xuất vùng Táv Bắc và

ba tinh qua hai kỳ kiểm kê 1990 - 1999.

Tông sô diện tích

- Dim tích rừng phòng hộ và rừng đặc dụng ờ các tinh Tây Bắc chiếm hầu như toàn bộ vốn ừng và xu thế này có chiều hướng tâng lên từ năm 1990 - 1999

- Gi trị tuyệt đối cùa tổng vốn rừng và rừng phòng hộ liên tục tăng trong 10 năm.( Nguin tài liệu đề tài Mã số: 31/HĐ-KHCN-2003 ) Các số liệu trên là một trong

14

ỳ J J ị? 5 *

NGUÒN T ư LIỆU VIỀN TH Á M s ử DỤNG TR O N G N C H IÊN c ứ l l

II.1 SỔ lirợng ánh sử dụng

Ành vệ tinh bao gồm: Ánh vệ tinh Landsat I M chụp ngày 27/12/1995 Ảnh vệ tinh I.andsat ETM chụp ngày 04/11/2000

Ành Spot 5 chụp ngày 23/12/2003 khu vực tinh Hòa Bình

Dừ liệu ành l.andsat phù trùm 3 tỉnh bao gồm 6 cảnh có thứ tự là:

p 12 7 - R 045

P 1 2 7 - R 0 4 6 P128 - R045 P128 - R 046

P 1 2 9 - R 0 4 4

P 1 2 9 - R 0 4 5

b.I‘ừ liệu bản đồ địa hình: Bàn đồ 1: 50.000 của khu vực

c Tài liệu, số liệu thực địa: Các tài liệu số liệu về ô tiêu chuẩn, khảo sát thực địa

Các ành vệ tinh thu nhận thông tin về tín hiệu phàn xạ ánh sáng mặt trời cùa các đố tượng trên mặt đất và được ghi lại bàng các thiết bị ghi phổ ( sensor) đặt trên V* tinh Các sensor nhạy cảm với dái phổ quang từ dải sóng nhìn thấv đến hồng ieoại gần Loại tư liệu này được gọi là tư liệu quang hợc, còn ở các dài sóng khác :hông xếp vào dài phổ quang gồm có tư liệu trong dài phổ hồng ngoại nhiệt, trong tải phổ radar

Các tín hiệu phổ được ghi nhận trên các bộ cảm này là phổ phản xạ từ đối tượng ;hảo sát, được chuyển đổi sang dạng sổ và truyền tài trực tiếp xuống các trạm thu tírhiệu vệ tinh từ mặt đất Mồi loại tư liệu sẽ có đặc điểm khác nhau do cơ chế thu nhn thông tin khác nhau

19

Hìr.h 2.3: Vị trí ành trong sơ đồ ghép ảnh của Landsaí

II.2.1.Ả nh vệ tin h LandSat

Chương trình vệ tinh Landsat do NASA sáng lập, dùng chuyên nghiên cứu mặt đất từ vệ tinh trên quĩ đạo Trái Đất không người điều khiển Thể hệ đầu tiên cùa Lanisat m ang tên Vệ tinh Công nghệ Tài nguyên Trái Đất (Earth Resources Technology Satellite), viết tất là ERTS, và vào năm 1975 nó được đổi tên thành Lanisat

mil Ị TH IẾT BỊ ĐIỆN TƯGHI nỊỊỊỊr^ P H ổ ớ DẢI BAND RỘNG

i p BÔ CAM ĐO ĐÔ CAO

ANTEN THU D ử

H E THU c HUM PHAN HOI VIDICON

Hình 2.1 Thiết k ế bẻ ngoài cừa Landsaĩ-Ỉ, Landsat-2 và Landsat-3 ( Pl

theo Sơ đo cùa NASA) Hình 2.4 Sơ đồ thiết kế bẽn ngoài vệ tình Lancisat 1-2-

Landsat-1, hay ERTS-1 (hình 1.1), được phóng lên quỹ đạo vào ngày 23 tháng 7 năm 1972 bàng tên lửa Thor-Delta và nó kéo dài thời gian hoạt động đến ngày 6 tháng 1 năm 1978 Landsat-1 được thiết kế để thu nhận ảnh đa phổ trên mặt đất một cách hệ thống, lặp lại và có độ phân giải trung bình, đa phổ Mục đích thiết

kể ban đầu cùa hệ là thử nghiệm thu nhận thông tin về Trái Đất từ một vệ tinh Mọi thông tin được thu thập trên nguyên tắc hầu trời mở, mang ý nghĩa là có the thu thập

dừ liệu về Trái Đất tại bất kỳ địa điểm nào Ket quả đầu tiên cùa nó đã vượt xa điều mong mòi cùa giới khoa học Có khoảng 300 thí nghiệm được được thực hiện trên

43 bang của Mỹ và 36 nước khác nhau Các thế hệ vệ tinh tiếp theo của Landsat-1 (ERT-1) là các vệ tinh Landsat-2, -3 -4, -5, -6 và Landsat-7 Công nghệ ghi ành trên các thế hệ vệ tinh Landsat đã lần lượt sử dụng các bộ cám ngày càng hoàn thiện

và tốt hơn, từ phân giải thấp đen phân giải cao, theo trật tự là RBV (Return Beam Vidicon), đa phổ (MSS), chuyên đề TM, chuvên đề nâng cao (ETM), chuyên đề nâng cao + Mình 1.1 là thiết kế bể ngoài cùa thế hệ Landsat-1, Landsat-2 và Landsat- 3

610DUL ĐÁ

BỘPHẬMỌUỂTĐA PTTft M S’?

HÊPINMẢTTKỜI

Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo vệ tinh Landsat 4, 5.

Hình 2.2 là thiết kế bề ngoài của Landsat-4 và Landsat-5 Các dữ liệu vệ tinh được xử lý, lưu trừ trên tape và chuyển xuống các trạm thu dưới đất qua các vệ tinh truyền tin Mình 1.3 là sơ đồ các trạm thu vệ tinh Landsat mặt đất Bàng 2.1 Giới thiệu các thông số kỹ thuật của các vệ tinh Landsat từ 1-7

Bảng 3 Các thông so kỳ thuật của vệ tinh Landsat

Chu kỳ quĩ đạo (phút)

Độlặp(ngày)

hành tinh có sự tương quan theo công thức (Elachi, 1978) :

Trong đó:

T0 = chu kỳ quĩ đạo, s (giây)

Rp -■ bán kính cùa hành tinh, km (khoảng 6380 km đối với Trái Đất)H' = Độ cao của quĩ đạo so với bề mặt của hành tinh, km

gs = Trọng trường tại bề mặt hành tinh (0,00981 km/s2 đối với Trái Đất)Theo công thức này, nếu quĩ đạo vệ tinh ở độ cao 900 km thì chu kỳ của vệ tinh iẽ là 103 phút, khoảng 14 quĩ đạo trong một ngày Vận tốc của vệ tinh trên sẽ

là 6,46 km/s Hình 1.3.a minh họa quĩ đạo cùa vệ tinh quay quanh Trái Đất trong một Ìgày Tại vị trí xích đạo, vệ tinh Landsat-1,-2, và -3 cách xa xích đạo 2760 km, tạo nột góc lệch so với đường xích đạo 99° Vệ tinh Landsat-1,-2 và -3 luôn cẳt xích đạo theo mỗi chu kỳ đúng vào cùng giờ của từng địa phương vào lúc 9:42 giờ địa fhương khi mà bầu trời trong nhất Vì các vệ tinh trên luôn cắt xích đạo tại một thời ’ian như nhau theo giờ địa phương, nên quĩ dạo còn gọi là đồng bộ mặt trời (sun synchronus) Điều quan trọng cùa quĩ đạo dồng bộ mặt trời là cho phép điều kiện chiếu sáng được lặp lại trong khi đo phổ tại một vị trí nhất định trên bề mặt Trái )ất Điều này thuận tiện khi ta ghép các ảnh với nhau và cho phép so sánh biến đổi tieo năm của đất phủ Bởi lẽ quĩ đạo đồng bộ mặt trời cho phép bảo đảm độ lặp cùa chiếu sáng, nhưng điều kiện này sẽ thay đổi phụ thuộc vào vị trí và mùa Điều cần íhi nhận là các tia sáng mặt trời chiếu rọi xuống mặt đất khác nhau theo góc Mặt Trời lên, và phụ thuộc vào thời gian và vĩ độ Ví dụ, tia mặt trời chiếu xuống vùngSioux Fall, Nam Dakota vào 20° vào tháng 11 và 60° vào tháng 7 Tại quĩ đạo thán; 1, góc lên của Mặt Trời là 4° tại Alaska và 45° gần xích đạo Tương tự, phưaig vị hướng chiếu cùa tia mặt trời thay đổi theo mùa và v ĩ độ Tóm lại, quĩ đạo đồnị bộ mặt trời không cân bầng được sự thay dổi theo vĩ độ, phương vị chiếu và cườrg độ Các yéu tố này luôn thay đổi và tham gia vào bởi sự thay đổi điều kiện quyểi khí aiừa các cảnh ảnh vệ tinh thu được Landsat-1,-2 mang các bộ cảm ghi ảnh LBV với 3 kênh phổ và bộ cảm MSS với 4 kênh phổ Trên Landsat-3, bộ càm

R B \ được cài tiến và dùng thu ảnh trên một kênh toàn sẩc với độ phân giải cao hơn Bộ cảm đa phổ MSS trên Landsat-3 thiết kế thêm một kênh thu phổ nhiệt

23

sau thời gian vệ tinh được phóng Sau đây sẽ mô tà chi tiết các bộ cảm ghi ảnh trên các vệ tinh Landsat-1 ,-2 và -3.

a) Bộ cảm RB V

Bộ cảm RBV (Returm bean Vidicom) được dùng trên vệ tinh Landsat-1,-2 và Landsat-3 (hình 1.4) Trên vệ tinh Lansat-1, và -2 bộ cảm RBV là bộ cảm đa phổ gồm các kênh phổ lục (0,47-0,57^1), đỏ (0,58-0,68fi) và hồng ngoại (0,69-0,83|i)

Độ phủ mặt đất của một cảnh ảnh RBV là 185 X 185 km2 Bộ cảm RBV có thiết kế giống như máy thu vô tuyến, có độ phân giải không gian là 80 X 80 m và phổ của nó hơi giống với phổ cùa film hồng ngoại IR Các bộ cảm này không mang film, nhưng ảnh của chúng được rửa bàng thiết bị chăn và lưu trên bề mặt nhạy ánh sáng (photos ) đặt trong máy thiết bị thu Bề mặt photos này sau đó được quét dưới dạng raster bời một chùm điện tử tạo ra tín hiệu video giống như video thông dụng Bởi lẽ RBV tạo ảnh tức thì, dưới dạng máy chụp, nên ảnh mang đặc tính tin cậy về bản dồ hơn là ảnh MSS Hơn nữa, ảnh thu bởi RBV có chứa lưới tợa độ, rất thuận lợi cho việc nắn hình học ảnh Bộ cảm RVB trên Landsat-1 hoạt động từ 23 tháng 7 đến 5 tháng 8 năm 1972 , cho ra lượng ảnh thu là 1960 cảnh, và bị ngừng hoạt động bởi lý do kỹ thuật Các ảnh thu bời bộ cảm RVB trên Landsat-2 chủ yếu cho mục đích đánh giá công trình và hãn hữu dùng cho mục đích bàn đồ đối với vùng

xa Bộ cảm RBV trên Landsat-3 được cải tiến, chi còn một kênh đơn sắc và độ phân giải của nó được tăng lên gấp gần 2,6 lần so với thể hệ Landsat-1 và -2, với độ phân giãi không gian là 30 X 30 m và trẽn dải sóng 0,505 -0,75 micron mét Việc tảng độ phân giải của bộ cảm RBV trên Landsat-3 đạt được là do dùng hai máy chụp kề nhau (hình 1.4

km và độ phũ chồng cùa cạnh ghép là 17 km.

b) Bộ cám MSS

Bộ cảm MSS là bộ cảm quct đa phổ bao gồm một gương phảng quay và các thiết bị quay dùng lọc kênh phố MSS trên Landsat-1,-2 và -3 có 4 kênh chính được đánh số là 4, 5, 6, và 7 Riêng trên Landsat-3 được thiết kế thêm một kênh hồng ngoại (dãi sóng 10,4-12,5 fim )

120x120

với độ cao

4

? -4 vò ĩ.andxat-5 (P h n n p then s ơ tin c ù n N A S A )

Bộ cảm MSS tạo ảnh đa phổ trên bốn kênh phổ ở các dái sóng khác nhau và với diện phù mặt đất cũng như các thông sổ khác được liệt kê trong bảng 4

Bộ cảm MSS, trên Landsat-1,-2 và Landsat-3, hoạt động ở độ cao 918 km,

có gương dao động với góc ± 2,9° và cho trường nhìn tức thì IFV là 11,5° Hướng quét hoạt động theo pha có chiều từ tây sang đông của gương quay Vận tốc quét của MSS trên mặt đất là 6,47 km/s và gương dao động với tần số 13,6 Hz (33 mili giây cho một lần) MSS sử dụng 6 đầu ghi phổ (detector) ghép liền nhau trên một dòng quét cho mồi kênh phổ, vi vậy nó cần dùng 24 đầu ghi phổ cho 4 kênh phổ khác nhau Hình 1.5 thể hiện sơ đồ cấu hình của bộ cảm MSS Các kênh 1,2,3 của MSS dùng ống nhân-photo (photo-multiplier), còn kênh 4 MSS dùng photodiotes silicon Landsat MSS cho ra độ phân dải của ảnh là 79 X 79 m với diện tích phủ của một cảnh là 185 X 185 km Đe chinh phổ đã sử dụng đèn và được quét bởi gương ữong từng lần dao động Các ảnh cho ra bời MSS là ảnh số đâu tiên được thiết kể

để thu nhận thông tin về Trải Đất từ vệ tinh Tín hiệu quang được chuyển đồi sang điện và qui trình chuyển đổi analog sang số (A-D) được dùng với dừ liệu 6 bit (tức

từ 0-63) Các dữ liệu này được xử lý lại tại mặt đất và thông thường các kênh 4,5 và

6 được chuyển tỷ lệ bit sang 7 bit (0-127) và kênh 7 từ dạng anolog sang 6 bit (0-63

0,000001 giây đối một đơn vị ảnh và cho ra kết quá độ phân giải của I pixel là 56 m (hình 1.6) Tuy nhiên, giá trị sáng của mồi pixel ành vẫn được chia theo độ phân giải là 79x79 m Bộ cám MSS quét từng đường theo chiều từ Tây sang Đông nhưng

vệ tinh lại chuyển động theo hướng Nam Mồi cảnh của MSS có độ chồng phù là 10

% và có 2340 đường quét với 3240 pixel Nếu tính tổng số pixel trên 4 kênh sẽ có

lượng k h o ả n g 200 0 k g , với tấm p in m ặt trời rộng 1,5 X 3,3 m 2 cùng với các anten

kê nh -X và kênh s g iú p cho việ c tru y ề n tả i tín h iệ u về trạm th u vệ tin h d ư ớ i đất M ộ t

số các thông sổ kỹ thuật của Landsat-4, -5 được liệt kê trong bảng 1.1 Đường bay của Landsat-4 và Landsat-5 còn được thể hiện trên hình 1.8 Hai cảnh ảnh vệ tinh Landsat-4 và -5 kế tiếp nhau được thu nhận trong khoảng thời gian cách nhau 7 ngày Khac với các vệ tinh thế hệ trước, trên Landsat-4 và -5 trang bị đồng thời hai loại bệ cảm là quét đa phổ (MSS) và lập bàn đồ chuyên đề TM

(phỏng theo sơ đò của NASA) a) Bộ cảm TM

Bộ cảm TM là bộ ghi phổ chuyên đề được hoàn thiện hóa từ bộ cảm da phổ MSS sử dụng trên landsat-4 và -5 Bộ cảm này gồm 7 kênh phổ nằm trên dải bước sóng 0,45- 12,5 um Đ ặc biệt, TM đã cho ra một dải phổ ở kênh 6 để đo nhiệt độ

bề mặt Bộ cảm MSS gồm các dài phổ ờ dải nhìn thấy VIS và hồng ngoại (NIR), còn bộ cảm TM có các dải phổ rộng hơn bao gồm phổ nhìn thấy VIS, NIR và SWIR, TIR Hình 1.8 là sơ đồ cấu hình hoạt động của bộ cảm Landsat TM Hệ quét trên TM sử dụng gương quét quang-cơ (O-M Scanner) tạo ra các đường quét liên tục trên mặt đất Landsat TM sử dụng 16 bộ ghi phổ cho mỗi kênh TM1, TM2, TM3, TM4 (tổng số là 64 đầu ghi), đặt trước gương như các chuỗi mặt pháng tiêu

cự Đối với kênh 5, kênh 7, mỗi kênh cũng dùng 16 bộ đo phổ đặt ở mặt trực tâm được làm lạnh (tổng sổ là 32 kênh) Riêng kênh 6 là kênh đo phổ nhiệt hằng ngoại

SỐdòngquét

Sốbit

Độ phủ cảnh của TM4-TM7

TM 5 1.55-1,75 SWIR 30m 16 8 8% hai rìa

nhiệt

Hình 2.9 Sơ đồ hoat đông của môt Landsat TM (phỏng theo NASA)

Như vậy, trẽn Landsat TM sử dụng tất cả 100 bộ đầu ghi phố cho 7 kênh phổ khác nhau Trong đố bộ ghi phổ từ kênh 1-4 sừ dụng silicon, của kênh 5 và 7 sử dụng Indi-antim onit InSb, và kênh 6 sử đụng HgCdTe Kênh 7 do thiết kế sau cùng nên không theo trật tự về độ tăng của bước sóng (giá trị bước sóng nhỏ hơn cùa kênh 6) Các thông số kỹ thuật của Landsat TM được liệt kê trong bàng 1.3.Hình 1.10 là sơ đồ đường quét và hình chiếu của bộ đo pho (detectors) tại trường nhìn tức thì IFOV trên bề mặt đất Bộ cảm TM cho độ phân giải không gian

30 x30 m trên các kênh phổ, ngoại trừ kênh phổ hồng ngoại nhiệt cỏ độ phân giải 120x120 m Sự chính xác về trắc địa cùa các ảnh TM được nâng cao so với ảnh MSS Hầu hết ảnh TM được chinh hình học sừ dụng kích thước mặt đất cùa pixel là 28.5 x28.5 m cho phép chiếu Mecator không gian nehiêng (Space Oblique Mecator) Dữ liệu nẳn hình học còn phù hợp với hệ tọa độ UTM Dữ liệu ảnh của các kênh phổ Landsat TM thường được dùng nhiều trong nghiên cứu thực vật hơn

gần, ngoài việc chúng có dải hẹp hơn so với các kênh phổ của MSS, chúng còn có

độ nhạy cảm với độ trưởng thành của cây cao hơn Hiện tượng sốc nước cũng được ghi nhận trên kcnh phổ 5 và 7 cúa I M, và trên kênh 1 Kênh 1 cũng được dùng để

đo độ sâu nước Kênh 5 và 7 còn dùne để nehiên cứu phân biệt các loại đá Ngoài

ra, kênh 5 dùng để phân biệt các vùng tuyết và mây (mây có độ phản xạ cao còn băng tuyết có độ phát xạ rất thấp) Kênh nhiệt dùng để ứng dụng trone các lĩnh vực lập bán đồ nhiệt Bàng 1.4 liệt kè một số ứng dụng của các kênh Landsat TM Chúng ta cân ghi nhận sự khác biệt về nguyên tac thu phổ giữa TM và MSS Khi MSS thu ảnh thi trường nhìn IFOV dịch chuyển theo hướng từ tâv sang đông, dọc theo đường quét Còn TM thì thu nhận dừ liệu theo hai hướng đồng thời là tây sang đông và ngược lại đông sang tây khi gương quét quay Cách ghi ảnh đồng thời theo hai chiêu cho phép TM giảm được ti lệ dao động và tăng thời gian khi mà một đâu ghi phổ cần dừng trên một đối tượng mà nó ghi phổ trong trường nhìn tức thì IFOV

GƯƠNG OUÉT B ộ CHỈNH MẶT MẬT TIÊU

ĐƯỜNG QUÉT TIÊU cực LÀM

Hình 2.10 Đường quét và hình chiếu của bộ ghi phổ TM tại trường nhìn tức thì IFOV

đồ về rừng và xác định các đối tượng vãn hóa

tượng văn hóa khác.

nhiệt

Xác định thực vật bị sốc, độ ẩm của đất, và vẽ bản đồ nhiệt

tiện cho việc xác định độ ẩm của thực vật

II.2.1.3 Vệ tinh Landsaí-6 và-7

a) Vệ tỉnh Landsat-6.

Được thiết kế theo quĩ đạo giống cho các vệ tinh Landsat-4 và Landsat-5, được phóng lên quĩ đạo vào ngày 5 tháng 10 năm 1993 Rất tiếc là vệ tinh đã bị ngừng hoạt động trong cùng ngày do sự cố kỹ thuật Bộ cảm được thiết kế trên Landsat-6 là bộ cảm ETM, có 7 kênh phổ giống như trên Landsat-4 và -5 về bước sỏng Trên Landsat-6 được thiết kế thèm kênh phổ 8, là kênh toàn sắc có dài phổ 0,5-0,9 micron và độ phân giải không gian đạt tới 15 X15 m Điều này cho phép ta chồng ảnh với các kênh đa phổ khác của ETM để tạo ra ảnh tổ hựp màu với độ phân giải tốt hơn (15 m x l5 m) Ưu điểm của ETM còn ở chỗ là quá trình chuyển đổi tín hiệu điện từ sang tín hiệu số khi lấy mẫu (từ analog sang số) được thực hiện bang cả

8 và 9 bit Điều này cho phép dùng 9 bit để đọc tín hiệu những nơi thu tín hiệu phổ rất thấp (nước) hoặc rất cao (sa mạc)

Bảng2 7 Một số thông số cùa các kênh pho Landsat ETM +, Landsat-7

ETM +4 Hồng ngoại gần 0,775-0,9 30

ngoại sóng ngấn

có độ phân giải không gian cao hơn, tức 60x60 m (trước đày trên Landsat TM có dộ phân giải là 120x120 m) Ngoài ra, trên vệ tinh Landsat-7 có thêm kênh toàn sắc với

dộ phân giãi không gian là 15 x l5 m Việc chuyển đổi tín hiệu được thực hiện trên

8 và 9 b it kiểm soát từ mặt đất Hơn thế nữa, trên Landsat-7 còn được trang bị một

bộ lưỡng chinh mặt trời (dual-mode solar calibrator), tăng cường thêm cho thiết bị chinh kiểu đèn trong Điều này cho phép chinh phổ ngay tại vệ tinh với độ chính xác cao Tín hiệu ảnh có thể truyền trực tiếp xuống mặt đất hoặc trên thiết bị tự ghi Trạm thu nhận ảnh vệ tinh Landsat-7 đầu tiên được thiết kế tại trung tâm dừ liệu EROS (ED C) ở Sioux Falls, Nam Dakota Trạm có khả năng xử lý điểm nhìn tại mặt đất theo mùa hoặc 4 lẩn một năm Thêm vào đỏ, một mạng lưới các trạm thu có khả năng thu nhận đồng thời, trực tiếp dữ liệu ảnh tại thời điểm và nơi mà vệ tinh nằm trong vùng thu của trạm Bảng 1.5 liệt kê các thông số của các kênh phổ Landsat-7 Kênh phổ hồng ngoại nhiệt có hai mức thu 8 bit và 9 bit còn được gọi là kênh 6a và 6b

11.2.2 Vệ tinh SPOT

V ệ tinh SPOT (Systeme Pour L ’ Obsevation dc la Terre) được thiết kế bởi Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Vũ trụ Pháp CNES (Centre Natronal d ’ Etudes Spatiales) SPOT bat đầu thiết kế từ đầu năm 1977 với sự hựp tác chặt chẽ giữa CNES và Belgium, Sweden Vệ tinh SPOT-1 dược phóng vào ngày 21 tháng năm