Sử dụng ảnh vệ tinh landsat 8 trong xây dựng bản đồ phủ mặt đất huyện tam đảo tỉnh vĩnh phúc

Với các kết quả đạt được, có thể thấy việc sử dụng công nghệ viễn thám và GIS là phương pháp có hiệu quả với độ chính xác cao, tiết kiệm chi phí trong việc phân loại và phân tích sự biến

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG & MÔI TRƯỜNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH LANDSAT 8 TRONG XÂY DỰNG BẢN

ĐỒ LỚP PHỦ MẶT ĐẤT HUYỆN TAM ĐẢO, TỈNH VĨNH PHÚC

NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

MÃ NGÀNH: 7908532

Giảng viên hướng dẫn : ThS Lê Thái Sơn Sinh viên thực hiện : Nguyễn Huy Hoàng

Mã sinh viên : 1553090858 Lớp : 60 – QLTNTN (c) Khóa học : 2015 - 2019

Hà Nội, tháng 5 năm 2020

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô trong khoa Quản lý tài nguyên rừng & môi trường, các bạn cùng lớp K60_ Quản lý tài nguyên thiên nhiên (Chuẩn) và các em sinh viên lớp K61_ Quản lý tài nguyên thiên nhiên (Chuẩn) đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong quá trình học tập

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy ThS Lê Thái Sơn, giảng viên Bộ môn Quản lý môi trường – Khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trường – Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, người đã hướng dẫn, giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình học tập cũng như trong quá trình hoàn thành bài khóa luận này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình đã có công nuôi dưỡng và tạo điều kiện tốt nhất để em có thể học tập đến ngày hôm nay

Cuối cùng, em xin gửi lời kính chúc sức khỏe đến toàn thể quý thầy, cô trường Đại học Lâm nghiệp, chúc quý thầy, cô thành công trong công tác giảng dạy và truyền đạt những kiến thức bổ ích cho thế hệ sau chúng em

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Huy Hoàng

TÓM TẮT

Khóa luận tốt nghiệp “ Sử dụng ảnh Landsat 8 trong xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc” được thực hiện từ tháng 02/2020 đến tháng 05/2020 Phương pháp tiếp cận đề tài là sử dụng công nghệ viễn thám kết hợp với GIS Nội dung đề tài nghiên cứu về các vấn đề sau:

 Điều tra, nghiên cứu đặc điểm lớp phủ mặt đất tại huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc

 Thu thập dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8, các số liệu thống kê

 Tiến hành giải đoán ảnh

 Thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt và đánh giá sự biến động qua các năm

Sau quá trình thực hiện đề tài đã thu được một số kết quả sau:

 Bản đồ lớp phủ mặt đất khu vực huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc năm

2014 và năm 2020 với 6 loại: giao thông, đất rừng, mặt nước, đất nông nghiệp, đất trống và khu dân cư

 Bản đồ biến động lớp phủ mặt đất huyện Tam Đảo giai đoạn từ năm

2014 đến năm 2020

Với các kết quả đạt được, có thể thấy việc sử dụng công nghệ viễn thám và GIS là phương pháp có hiệu quả với độ chính xác cao, tiết kiệm chi phí trong việc phân loại và phân tích sự biến động lớp phủ mặt đất

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH vii

Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Cấu trúc đề tài 2

Chương 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3

2.1 Khu vực nghiên cứu 3

2.1.1 Điều kiện tự nhiên 4

2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 4

2.2 Tổng quan về viễn thám 5

2.2.1 Khái niệm 5

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của viễn thám 7

2.3 Tổng quan về GIS 8

2.3.1 Định nghĩa 8

2.3.2 Chức năng của GIS: 9

2.4 Các khái niệm 9

2.4.1 Lớp phủ mặt đất (Lớp thực phủ - Land cover) 9

2.4.2 Phân loại lớp phủ mặt đất 11

2.4.3 Khái quát về bản đồ biến động lớp phủ bề mặt 13

2.5 Giới thiệu về vệ tinh LANDSAT 8 15

Chương 3:VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

3.1 Dữ liệu thu thập 17

3.2 Mục tiêu nghiên cứu 17

3.2.1 Mục tiêu chung 17

3.2.2 Mục tiêu cụ thể 17

3.3 Nội dung nghiên cứu 17

3.4 Phương pháp nghiên cứu 18

3.4.1 Khảo sát thực địa 18

3.4.2 Hệ thống phân loại lớp phủ khu vực nghiên cứu 21

3.4.3 Lựa chọn phương pháp phân loại ảnh 22

3.4.4 Xử lý dữ liệu ảnh 24

a Gộp kênh ảnh 24

b Cắt ảnh 24

3.4.5 Giải đoán ảnh và khóa giải đoán ảnh 24

3.4.6 Đánh giá độ chính xác và xử lý ảnh sau phân loại 26

a Đánh giá độ chính xác sau phân loại bằng ma trận sai số 26

b Xử lý ảnh sau phân loại 28

3.4.7 Thành lập bản đồ 28

3.4.8 Phương pháp thành lập bản đồ biến động lớp phủ mặt đất 28

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30

4.1 Thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất 30

4.1.1 Kết quả phân loại ảnh viễn thám 30

4.1.2 Kết quả đánh giá độ chính xác và hệ số Kappa 33

4.1.3 Bản đồ lớp phủ mặt đất 35

4.2 Bản đồ biến động lớp phủ bề mặt 38

4.3 Khả năng ứng dụng của ảnh Landsat 8 và công nghệ GIS trong thực tiễn.41 4.4 Thảo luận 42

4.5 Kiến nghị 44

Chương 5: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 45

5.1.Kết luận 45

5.2 Đề nghị 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

CORINE: Coordination of information on the environment

ĐPGKG: Độ phân giải không gian

ERTS: Earth Resource Technology Sattellite

FAOLCC: Food and Agriculture Organization Land Cover Classification GIS: Geographic Information System

GPS: Global Position System

LDCM: Landsat Data Continuity Mission

NDVI: Normalized Difference Vegetation Index

USGS: United States Geological Survey

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2 1: Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất huyện Tam Đảo 13

Bảng 2 2: Đặc trưng Bộ cảm của ảnh vệ tinh LANDSAT 8 16

Bảng 3 1: Dữ liệu ảnh thu thập 17

Bảng 3 2: Thống kê số điểm mẫu của từng loại lớp phủ 20

Bảng 3 3: Hệ thống phân loại lớp phủ khu vực nghiên cứu 22

Bảng 3 4: Khóa giải đoán cho khu vực nghiên cứu 25

Bảng 4 1: Kết quả phân loại ảnh huyện Tam Đảo năm 2014 32

Bảng 4 2: Kết quả phân loại ảnh huyện Tam Đảo năm 2020 33

Bảng 4 3: Kết quả ma trận sai số phân loại ảnh 34

Bảng 4 4: Thống kê sự biến động lớp phủ bề mặt 40

DANH MỤC HÌNH

Hình 2 1: Khu vực nghiên cứu 3

Hình 2 2: Nguyên lý thu nhận dữ liệu viễn thám 8

Hình 2 3: Sơ đồ tổng quát về lớp phủ bề mặt đất 10

Hình 3 1: Phương pháp nghiên cứu 19

Hình 3 2: Các điểm mẫu khảo sát thực địa 20

Hình 4 1: Sơ đồ vị trí lấy mẫu giải đoán ảnh năm 2014 30

Hình 4 2: Sơ đồ vị trí lấy mẫu giải đoán ảnh năm 2020 30

Hình 4 3: Kết quả phân loại ảnh huyện Tam Đảo năm 2014 bằng phương pháp Maximum Likelihood 31

Hình 4 4: Kết quả phân loại ảnh huyện Tam Đảo năm 2020 bằng phương pháp Maximum Likelihood 32

Hình 4 5: Bản đồ phân loại lớp phủ bề mặt huyện Tam Đảo năm 2014 36

Hình 4 6: Bản đồ phân loại lớp phủ bề mặt huyện Tam Đảo năm 2020 37

Hình 4 7: Bản đồ biến động lớp phủ bề mặt huyện giai đoạn năm 2014-2020.38 Hình 4 8: Biểu đồ biến động lớp phủ bề mặt giai đoạn năm 2014-2020 39

Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Đất đai là một tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt Đất đai là môi trường sống của con người và cả sinh vật, là địa bàn phân bố dân cư, xây dựng các công trình kinh tế, văn hoá, an ninh quốc phòng Ngày nay,

do sự tăng dân số, sự phát triển của các đô thị, sự tăng trưởng kinh tế xã hội và một số vấn đề khác đã và đang tác động rất lớn tới đất đai, đặc biệt đối với một nơi đang có tốc độ phát triển nhanh như huyện Tam Đảo thuộc tỉnh Vĩnh Phúc Trước những áp lực đó, đất đai và các lớp phủ mặt đất biến động không ngừng cùng với sự phát triển của xã hội Đây là nguồn tài nguyên đặc biệt có thể khai thác sử dụng nhưng không thể làm tăng thêm về mặt số lượng Do đó việc theo dõi, nghiên cứu, quản lý và sử dụng loại tài nguyên này một cách hiệu quả

và hợp lý là một vấn đề rất quan trọng

Huyện Tam Đảo là một huyện trọng điểm du lịch của tỉnh Vĩnh Phúc Đặc biệt trong những năm qua với sự chuyển mình mạnh mẽ theo hướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa chung của đất nước, huyện đã thay đổi nhanh chóng theo hướng giảm diện tích đất nông nghiệp, tăng diện tích đất phi nông nghiệp,

chủ yếu là đất sử dụng vào mục đích du lịch – dịch vụ (Theo cổng thông tin –

giao tiếp điện tử tỉnh Vĩnh Phúc)

Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học vũ trụ thì ảnh viễn thám cũng đã xuất hiện và ngày càng tỏ rõ tính ưu việt trong công tác điều tra, quản lý tài nguyên Đặc biệt là sự xuất hiện của nhiều loại tư liệu ảnh viễn thám: SPOT, LANDSAT, có độ phân giải không gian và phân giải phổ cao Hơn nữa, tư liệu ảnh còn có khả năng chụp lập thể, đặc biệt là có thể cập nhật thông tin nhanh chóng thông qua việc thu nhận ảnh vệ tinh ở nhiều thời điểm khác nhau tạo thành ảnh đa thời gian ở dạng số, là sản phẩm dễ dàng sử dụng trong các phần mềm phân tích ảnh hiện đại và có khả năng tích hợp thuận tiện trong hệ thống

thông tin địa lý GIS Đặc biệt, việc phóng vệ tinh Landsat 8 được phóng vào ngày 11 tháng 02 năm 2013 đã mở ra hướng đi mới trong ứng dụng ảnh viễn thám ở Việt Nam

Nhận thức được tầm quan trọng của sự thay đổi trong quá trình sử dụng đất

với sự thay đổi chất lượng cuộc sống, đề tài nghiên cứu “Sử dụng ảnh Landsat

8 trong xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc”

được thực hiện

1.2 Cấu trúc đề tài

Toàn bộ đề tài được trình bày trong 5 chương:

 Chương I: ĐẶT VẤN ĐỀ

 Chương II: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

 Chương III: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 Chương IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

 Chương V: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

Chương 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1 Khu vực nghiên cứu

Huyện Tam Đảo nằm ở phía Bắc tỉnh Vĩnh Phúc, gần ngã ba ranh giới của tỉnh Vĩnh Phúc với hai tỉnh Tuyên Quang và Thái Nguyên Huyện Tam Đảo nằm ở tọa độ địa lý 21⁰23′37′′ B và 105⁰37′0′′ Đ Phía Đông Nam giáp huyện Bình Xuyên, phía Tây Nam giáp huyện Tam Dương, phía Tây giáp huyện Lập Thạch, phía Tây Bắc giáp huyện Sơn Dương (Tuyên Quang), phía Bắc giáp huyện Đại Từ (Thái Nguyên) Diện tích tự nhiên 236,42 km²,trong đó có hơn

120 km² là diện tích thuộc vườn quốc gia Tam Đảo, dân số của huyện là 83.931

người, mật độ 355 người/km² (theo thống kê ngày 01 tháng 04 năm 2019 của

Ủy ban nhân dân huyện Tam Đảo)

Huyện Tam Đảo được thành lập theo nghị định số 153/2003/NĐ-CP ngày 9 tháng 12 năm 2003 của chính phủ nước Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Việt Nam trên cơ sở tách 3 xã: Yên Dương, Đạo Trù, Bồ Lý của huyện Lập Thạch; 4 xã: Đại Đình, Tam Quan, Hồ Sơn, Hợp Châu của huyện Tam Dương; xã Minh Quang của huyện Bình Xuyên và thị trấn Tam Đảo của thị xã Vĩnh Yên Huyện

2.1.1 Điều kiện tự nhiên

Tam Đảo có điều kiện tự nhiên, hệ sinh thái đa dạng, phong phú và địa hình đặc trưng

Về địa hình, thành phố có đầy đủ các dạng địa hình từ đồi núi đến đồng bằng, sông hồ, nên tạo ra một lớp địa mạo đa dạng với các loại lớp phủ như rừng, đất nông nghiệp, cây bụi, thảm cỏ, mặt nước,…kết hợp với hệ thống các công trình kiến trúc nhân tạo

Về khí hậu, Tam Đảo nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, có đặc điểm khí hậu của vùng trung du miền núi phía Bắc Do vùng Tam Đảo có độ cao hơn 1000m so với mực nước biển nên nhiệt độ trung bình năm là 18,4⁰C cao hơn so với các huyện khác trong tỉnh Vĩnh Phúc Lượng mưa trung bình năm là 2.140mm Lượng mưa phân bố không đều trong năm, tập trung chủ yếu từ tháng

5 đến tháng 10, chiếm 90% tổng lượng mưa cả năm Mưa nhiều vào các tháng 6,

7, 8, 9, cao nhất vào tháng 8 âm lịch Mùa khô (từ tháng 11 năm nay đến tháng 4

năm sau) chỉ chiếm 10% tổng lượng mưa trong năm (theo cổng thông tin – giao

tiếp điện tử tỉnh Vĩnh Phúc)

2.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

Tam Đảo có vị trí địa lý và giao thông thuận lợi cho phát triển kinh tế Huyện Tam Đảo cách thủ đô Hà Nội 60km, cách sân bay quốc tế Nội Bài 40km,

có tuyến đường cao tốc Nội Bài - Lào Cai chạy qua, có điều kiện kết nối các tuyến du lịch với các tỉnh Hà Nội, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Phú Thọ và Lào Cai… có điều kiện thuận lợi để thu hút khách du lịch đến với nơi đây

Huyện có điều kiện tự nhiên phong phú, đa dạng, có tiềm năng và lợi thế để phát triển du lịch như: Rừng nguyên sinh, hồ, đập, hệ thống suối, thác nước, hang, động và núi cao với những thắng cảnh nổi tiếng như đỉnh Rùng Rình, rừng

Ma, ao Dứa, Thác Bạc, núi Trường Sinh, suối Bát Nhã, suối Giải Oan; Vườn

Quốc gia Tam Đảo; Sân golf Tam Đảo đã và đang thu hút hàng triệu lượt khách đến thăm quan hàng năm

Tam Đảo có hệ thống di sản văn hóa vật thể; hệ thống di tích thờ Thần, thờ Phật phong phú và đa dạng, phân bổ ở hầu khắp các địa phương Một số di tích nổi tiếng như: Đền thờ Quốc Mẫu Tây Thiên, Đền Chân Suối, Đền Bà Chúa Thượng Ngàn, Đền thờ Đức Thánh Trần, Thiền viện Trúc Lâm Tây Thiên, Đại Bảo tháp Tây Thiên tạo nên quần thể kiến trúc tôn giáo và tâm linh huyền ảo trong dãy núi Tam Đảo hùng vĩ

Có nhiều lễ hội được tổ chức hàng năm gắn với các di tích lịch sử văn hóa, thu hút một lượng lớn khách du lịch hành hương về với Tam Đảo Bên cạnh đó, trên địa bàn huyện còn lưu giữ được các giá trị văn hóa phi vật thể như các làn điệu dân ca Soọng cô, các phong tục tập quán của đồng bào các dân tộc như: Lễ cấp sắc, hát trầu văn, trang phục truyền thống, các loại bánh và món ăn ẩm thực đặc trưng của đồng bào các dân tộc trong huyện

Những năm qua du lịch của huyện có bước phát triển khá, hạ tầng du lịch được đầu tư đồng bộ tạo động lực thúc đẩy kinh tế - xã hội của huyện tăng trưởng ổn định và đạt nhiều kết quả quan trọng trên tất cả các lĩnh vực, cơ cấu kinh tế đang dần chuyển dịch theo hướng tăng tỷ trọng ngành du lịch dịch vụ, giảm dần tỷ trọng ngành nông nghiệp, kết cấu hạ tầng được đầu tư có hiệu quả, văn hóa, xã hội có nhiều tiến bộ, an ninh chính trị - trật tự, an toàn xã hội, được củng cố và giữ vững, đời sống vật chất, tinh thần của nhân dân ngày được nâng cao Công tác quy hoạch và đầu tư hạ tầng được quan tâm Lĩnh vực giáo dục đào tạo, dân số, việc làm và giảm nghèo, y tế và chăm sóc sức khoẻ cho nhân

dân được cải thiện, các hoạt động văn hóa xã hội đạt được kết quả tốt (theo

tamdao.vinhphuc.gov.vn)

2.2 Tổng quan về viễn thám

2.2.1 Khái niệm

Viễn thám (Remote sensing - tiếng Anh) được hiểu là một khoa học và nghệ

thuật để thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng

thông qua việc phân tích tài liệu thu nhận được bằng các phương tiện Những phương tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu

Thực hiện được những công việc đó chính là thực hiện viễn thám - hay hiểu

đơn giản: Viễn thám là thăm dò từ xa về một đối tượng hoặc một hiện tượng mà

không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng hoặc hiện tượng đó

Mặc dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, nhưng mọi định

nghĩa đều có nét chung, nhấn mạnh "viễn thám là khoa học thu nhận từ xa các

thông tin về các đối tượng, hiện tượng trên trái đất" Dưới đây là định nghĩa về

viễn thám theo quan niệm của các tác giả khác nhau

* Viễn thám là một nghệ thuật, khoa học, nói ít nhiều về một vật không cần phải chạm vào vật đó (Ficher và nnk, 1976)

* Viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật trên một khoảng cách nhất định (Barret và Curtis, 1976)

* Viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng, được đo từ một khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với nó Năng lượng được đo trong các hệ viễn thám hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm (D A Land Grete, 1978)

* Viễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước của trái đất, bằng việc sử dụng các ảnh thu được từ một đầu chụp ảnh sử dụng bức

xạ phổ điện từ, đơn kênh hoặc đa phổ, bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất (Janes B Capbell, 1996)

* Viễn thám là "khoa học và nghệ thuật thu nhận thông tin về một vật thể, một vùng, hoặc một hiện tượng, qua phân tích dữ liệu thu được bởi phương tiện không tiếp xúc với vật, vùng, hoặc hiện tượng khi khảo sát ".( Lillesand và Kiefer, 1986)

* Phương pháp viễn thám là phương pháp sử dụng năng lượng điện từ như ánh sáng, nhiệt, sóng cực ngắn như một phương tiện để điều tra và đo đạc những đặc tính của đối tượng (Theo Floy Sabin 1987)

2.2.2 Nguyên lý hoạt động của viễn thám

Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin chủ yếu về đặc tính của đối tượng Ảnh viễn thám cung cấp thông tin về các vật thể tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước sóng đã xác định Đo lường và phân tích năng lượng phản xạ phổ ghi nhận bởi ảnh viễn thám, cho phép tách thông tin hữu ích về từng lớp phủ mặt đất khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ điện từ và vật thể

Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể được gọi là bộ cảm biến Bộ cảm biến có thể là các máy chụp ảnh hoặc máy quét Phương tiện mang các bộ cảm biến được gọi là vật mang (máy bay, khinh khí cầu, tàu con thoi hoặc vệ tinh )

Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời, năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ được bộ cảm biến đặt trên vật mang thu nhận

Thông tin về năng lượng phản xạ của các vật thể được ảnh viễn thám thu nhận

và xử lý tự động trên máy hoặc giải đoán trực tiếp từ ảnh dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia

Cuối cùng, các dữ liệu hoặc thông tin liên quan đến các vật thể và hiện tượng khác nhau trên mặt đất sẽ được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực khác nhau

như: nông lâm nghiệp, địa chất, khí tượng, môi trường… (PGS.TS Nguyễn Khắc

Thời - Giáo trình viễn thám, 2011)

Hình 2.2: Nguyên lý thu nhận dữ liệu viễn thám

2.3 Tổng quan về GIS

2.3.1 Định nghĩa

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt là GIS)

được hình thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại đây GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế -

xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân đánh giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với một nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu đầu vào

Theo Ducker (1979) định nghĩa, GIS là một trường hợp đặc biệt của hệ thống

thông tin, ở đó có cơ sở dữ liệu bao gồm sự quan sát các đặc trưng phân bố không gian, các hoạt động sự kiện có thể được xác định trong khoảng không như đường, điểm, vùng

Theo Burrough (1986) định nghĩa, GIS là một công cụ mạnh dùng để lưu trữ

và truy vấn, biến đổi và hiển thị dữ liệu không gian từ thế giới thực cho những mục tiêu khác nhau

Theo Nguyễn Kim Lợi nnk., (2009) Hệ thống thông tin địa lý được định nghĩa

như là một hệ thống thông tin mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào, các thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu đầu ra liên quan về mặt địa lý không gian, nhằm hỗ trợ việc thu nhận, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin không gian

từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp từ thông tin cho các mục đích con người đặt ra

2.3.2 Chức năng của GIS:

GIS có 4 chức năng cơ bản:

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

cho phép người sử dụng tương tác hữu hiệu với dữ liệu (Nguyễn Kim Lợi, Lê

động của các nhân tố tự nhiên như nắng, gió, mưa bão và sự tác động của con người như khai thác đất để trồng trọt, xây dựng nhà cửa, công trình phục vụ cuộc sống Sự kết hợp này tạo ra lớp phủ mặt đất phong phú, đa dạng nhưng nhìn tổng thể lớp phủ mặt đất chia ra thành hai nhóm chính là mặt nước và mặt đất Mặt nước gồm có nước lục địa như hệ thống sông suối, kênh mương, hồ ao

và nước đại dương Phần còn lại là diện tích mặt đất, nơi tập trung hầu hết những hoạt động của con người cũng như nhiều loài sinh vật khác trên trái đất

và là nơi đang biến đổi từng ngày, từng giờ, những hoạt động đó đã tạo nên sự phong phú của loại hình lớp phủ gồm cỏ, cây bụi, rừng, đất canh tác đang có cây sinh trưởng, ; dân cư đô thị, nông thôn; mạng lưới giao thông; khu công nghiệp, thương mại và các đối tượng đất chuyên dùng khác; các vùng đất trống, đồi núi trọc, cồn cát, bãi đá

Tự nhiên (đất trống, bãi đá, cồn- bãi cát

Thường xuyên

Nhân tạo (các công trình xây dựng

Tự nhiên (Trảng cỏ )

Nhân tạo (Lúa màu )

2.4.2 Phân loại lớp phủ mặt đất

Để thuận lợi cho việc khai thác và sử dụng các thông tin lớp phủ mặt đất và đảm bảo tính thống nhất về nội dung thông tin, người ta đã xây dựng các hệ phân loại lớp phủ mặt đất Nhìn chung các hệ phân loại lớp phủ mặt đất đã có đều dựa trên nguyên tắc sau:

 Hệ phân loại dễ hiểu, dễ hình dung phân chia đối tượng bề mặt thành các nhóm chính theo trạng thái vật chất của các đối tượng như mặt nước, mặt đất, lớp phủ thực vật, đất nông nghiệp, bề mặt nhân tạo

 Phù hợp với khả năng cung cấp thông tin của tư liệu viễn thám bao gồm các loại ảnh vệ tinh như SPOT, LANDSAT, ảnh hàng không,

 Các đối tượng trong hệ phân loại đáp ứng được yêu cầu phân tách của đối tượng trên các tư liệu thu thập ở các thời điểm khác nhau

 Hệ thống phân loại áp dụng cho nhiều vùng rộng lớn

 Hệ thống phân loại phân chia các đối tượng theo các cấp bậc nên phù hợp với việc phân tích đối tượng trên các tư liệu có độ phân giải khác nhau, đáp ứng yêu cầu thành lập bản đồ ở các tỷ lệ khác nhau

Tuy nhiên trên mỗi hệ phân loại đều có những đặc điểm riêng phù hợp với điều kiện tự nhiên, mức độ khai thác lớp phủ bề mặt của từng khu vực

Hệ phân loại FAOLCC (Food and Agriculture Organization Land Cover Classification) vừa tổng hợp để phù hợp với mọi điều kiện trên Trái đất nhưng không chi tiết đến tính chất của từng đối tượng mà chỉ có thể bổ sung thông tin nhờ khảo sát ngoại nghiệp

Hệ phân loại CORINE (Coordination of information on the environment) dựa vào phần nào nguyên tắc của FAOLCC và điều chỉnh phù hợp với đặc điểm của

Mỹ và Châu Âu

Cụ thể là:

*Hệ phân loại lớp phủ mặt đất FAOLCC chia ra theo 3 cấp chính:

Cấp 1 (Level 1): Phân ra thành 2 loại theo đặc điểm có hay không có lớp phủ thực vật của bề mặt đất

Cấp 2 (Level 2): Phân ra thành 4 loại theo nguyên tắc chia các loại của cấp 1 theo đặc điểm ngập nước hay không ngập nước của bề mặt

Cấp 3 (Level 3): Phân ra thành 8 loại theo nguyên tắc chia các loại của cấp 2 theo tính chất tự nhiên hay nhân tạo của bề mặt đất Từ cấp 3 trở đi các đối tượng được phân chia chi tiết hơn tùy theo đặc điểm của đối tượng cũng như khu vực nghiên cứu và mức độ chi tiết của bản đồ cần thành lập

*Hệ phân loại lớp phủ mặt đất CORINE chia ra theo 3 cấp:

Cấp 1 (Level 1): Phân ra thành 5 loại theo trạng thái bề mặt tổng thể của Trái đất là lớp phủ nhân tạo, đất nông nghiệp, rừng và các vùng bán tự nhiên, đất ẩm ướt, mặt nước phù hợp với bản đồ tỷ lệ nhỏ phủ trùm toàn cầu

Cấp 2 (Level 2): Phân ra thành 15 loại theo đặc điểm che phủ của thực vật Cấp 3 (Level 3): Phân ra thành 44 loại chi tiết hơn tùy đặc điểm của đối tượng cũng như khu vực nghiên cứu

Thông qua việc nghiên cứu, tham khảo các hệ phân loại lớp phủ mặt đất, đồng thời phân tích một số đặc điểm của các đối tượng trong vùng thử nghiệm kết hợp với khả năng thông tin của các tư liệu sử dụng, tác giả đã xây dựng hệ phân loại một số đối tượng lớp phủ mặt đất phục vụ nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài được trình bày dưới bảng sau đây:

Bảng 2.1: Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất huyện Tam Đảo

Khu dân cư: Khu đô thị, nông thôn., trụ sở,

Giao thông: Đường quốc lộ,

2.4.3 Khái quát về bản đồ biến động lớp phủ bề mặt

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

Để nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất người ta sử dụng nhiều phương pháp từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau: số liệu thống kê hàng năm, số liệu kiểm

kê hoặc từ các cuộc điều tra Các phương pháp này có độ chính xác không cao, tốn nhiều thời gian và kinh phí, đồng thời chúng không thể hiện được sự thay đổi của loại lớp phủ này sang loại lớp phủ khác và vị trí không gian của sự thay đổi đó Thành lập bản đồ biến động lớp phủ bề mặt từ tư liệu ảnh viễn thám đa thời gian sẽ khắc phục được những nhược điểm đó

Trong giai đoạn đầu phát triển kinh tế xã hội, khi mức sống của con người còn thấp, nguồn thu nhập chính chủ yếu dựa vào các hoạt động sản xuất nông

nghiệp Khi xã hội phát triển ở mức độ cao hơn, mục đích về sử dụng đất cũng phức tạp hơn Đất đai không chỉ cung cấp cho con người các tư liệu vật chất để sinh tồn và phát triển mà còn cung cấp các điều kiện cần thiết để hưởng thụ và đáp ứng nhu cầu cuộc sống của nhân loại

Kinh tế xã hội phát triển mạnh mẽ, cùng với sự bùng nổ dân số đã làm cho mối quan hệ giữa con người với đất đai ngày trở lên căng thẳng Vấn đề tổ chức

và sử dụng đất theo quan điểm sinh thái và phát triển bền vững càng trở lên quan trọng, bức xúc và mang tính toàn cầu

Bản đồ biến động lớp phủ mặt đất ngoài các yếu tố nội dung cơ bản của các bản đồ chuyên đề như: đất nông nghiệp, khu dân cư, giao thông, thủy văn, còn phải thể hiện được sự biến động lớp phủ mặt đất theo thời gian

Các thông tin về tình hình lớp phủ mặt đất, biến động lớp phủ mặt đất kết hợp với các thông tin liên quan là yếu tố quan trọng phục vụ công tác quy hoạch, kế hoạch và quản lý đất đai để đảm bảo sử dụng đất bền vững, có hiệu quả, thân thiện với môi trường và đảm bảo an ninh lương thực

Các số liệu điều tra về tình hình biến động sử dụng đất có thể đã được phân tích và thống kê tổng hợp dưới dạng bảng biểu nhưng chưa phân tích hay trình bày số liệu này dưới dạng không gian địa lý hoặc làm chúng dễ tiếp cận hơn đối với các nhà nghiên cứu hoặc các nhà hoạch định chính sách Tiềm năng của hệ thống thông tin địa lý hiện đại trong việc phân tích dữ liệu không gian để thành lập bản đồ vẫn chưa được ứng dụng rộng rãi Việc thể hiện sự biến động của số liệu theo không gian địa lý làm tăng giá trị của số liệu lên rất nhiều đặc biệt đối với nước ta, một nước đang trong quá trình phát triển

Ưu điểm của bản đồ biến động lớp phủ bề mặt là thể hiện được rõ sự biến đổi theo không gian và thời gian Diện tích biến động được thể hiện rõ ràng trên bản

đồ, đồng thời cho chúng ta biết có biến động hay không biến động, hay biến động từ loại lớp phủ nào sang lớp phủ nào Nó có thể kết hợp với nhiều nguồn

dữ liệu khác nhau để phục vụ có hiệu quả cho rất nhiều mục đích khác nhau như quản lý tài nguyên, môi trường, thống kê, kiểm kê đất đai

Về cơ bản, bản đồ biến động lớp phủ mặt đất phải được thành lập trên cơ sở hai bản đồ lớp phủ mặt đất tại hai thời điểm nghiên cứu, vì vậy độ chính xác của bản đồ biến động phải phụ thuộc vào bản đồ lớp phủ mặt đất tại hai thời điểm nghiên cứu

2.5 Giới thiệu về vệ tinh LANDSAT 8

Vệ tinh Landsat là tên chung cho hệ thống các vệ tinh chuyên dùng vào mục đích thăm dò tài nguyên Trái Đất Đầu tiên nó mang tên ERTS ( Earth Resource Technology Sattellite) - kỹ thuật vệ tinh thăm dò Trái đất Hệ thống vệ tinh Landsat cho tới nay có thể nói là hệ thống vệ tinh mang tính chất quốc tế Có 8

vệ tinh trong chương trình này Và hiện nay là Landsat 8 Vệ tinh Landsat đầu

tiên được phóng vào ngày 23/7/1972 và ngừng hoạt động vào năm 1978 (Theo

Climategis.com)

Vệ tinh thế hệ thứ 8 – Landsat 8 đã được Mỹ phóng thành công lên quỹ đạo vào ngày 11/02/2013 với tên gọi gốc Landsat Data Continuity Mission (LDCM) Đây là dự án hợp tác giữa NASA và cơ quan Đo đạc Địa chất Mỹ Landsat sẽ tiếp tục cung cấp các ảnh có độ phân giải trung bình (từ 15 – 100 mét), phủ kín ở các vùng cực cũng như những vùng địa hình khác nhau trên trái đất Nhiệm vụ của Landsat 8 là cung cấp những thông tin quan trọng trong nhiều lĩnh vực như quản lý năng lượng và nước, theo dõi rừng, giám sát tài nguyên môi trường, quy hoạch đô thị, khắc phục thảm họa và lĩnh vực nông nghiệp

Landsat 8 (LDCM) mang theo 2 bộ cảm: bộ thu nhận ảnh mặt đất (OLI – Operational Land Imager) và bộ cảm biến hồng ngoại nhiệt (TIRS – Thermal Infrared Sensor) Những bộ cảm này được thiết kế để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy cao hơn so với các bộ cảm Landsat thế hệ trước Landsat 8 thu nhận ảnh với tổng số 11 kênh phổ, bao gồm 9 kênh sóng ngắn và 2 kênh nhiệt sóng dài

Hai bộ cảm này sẽ cung cấp chi tiết bề mặt Trái Đất theo mùa ở độ phân giải không gian 30 mét (ở các kênh nhìn thấy, cận hồng ngoại, và hồng ngoại sóng ngắn); 100 mét ở kênh nhiệt và 15 mét đối với kênh toàn sắc Dải quét của LDCM giới hạn trong khoảng 185 km x 180 km Độ cao vệ tinh đạt 705 km so với bề mặt trái đất Bộ cảm OLI cung cấp hai kênh phổ mới, Kênh 1 dùng để quan trắc biến động chất lượng nước vùng ven bờ và Kênh 9 dùng để phát hiện các mật độ dày, mỏng của đám mây ti (có ý nghĩa đối với khí tượng học), trong khi đó bộ cảm TIRS sẽ thu thập dữ liệu ở hai kênh hồng ngoại nhiệt sóng dài (kênh 10 và 11) dùng để đo tốc độ bốc hơi nước, nhiệt độ bề mặt Bộ cảm OLI

và TIRS đã được thiết kế cải tiến để giảm thiểu tối đa nhiễu khí quyển (SNR), cho phép lượng tử hóa dữ liệu là 12 bit nên chất lượng hình ảnh tăng lên so với phiên bản trước

Bảng 2.2: Đặc trưng Bộ cảm của ảnh vệ tinh LANDSAT 8

(micrometers)

Độ phân giải (meters)

Band 1 - Coastal aerosol 0.433 - 0.453 30

Band 10 – Thermal Infrared ( TIR ) 1 10.6 – 11.2 100

Band 11 – Thermal Infrared ( TIR ) 2 11.5 – 12.5 100

Chương 3:VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.3.1 Dữ liệu thu thập

Trong phạm vi đề tài, dữ liệu ảnh được sử dụng là ảnh vệ tinh Landsat 8, độ phân giải 30m được lấy từ trang web: https://earthexplorer.usgs.gov/ , Path/ Row :

127 / 045, với các ảnh năm 2014 và năm 2019 Do dữ liệu ảnh Landsat 8 chụp tại thời điểm nghiên cứu không đáp ứng được yêu cầu về chất lượng ảnh (có tỷ lệ mây che phủ quá lớn, bao trùm diện tích của khu vực nghiên cứu), đề tài thực hiện với

dữ liệu ảnh Landsat 8 có chất lượng phù hợp và gần nhất với thời điểm lấy mẫu

3.3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung đề tài nghiên cứu gồm các vấn đề sau:

 Điều tra, nghiên cứu đặc điểm lớp phủ mặt đất tại huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc

 Thu thập dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat 8, các số liệu thống kê

 Tiến hành giải đoán ảnh

 Thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt và đánh giá sự biến động qua các năm

3.4 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài gồm 3 giai đoạn chính là: xác định đề tài, thu thập số liệu, dữ liệu; Phân tích xử lý dữ liệu, tiến hành giải đoán; Thành lập bản đồ hiện trạng các năm 2014 và năm 2020, tổng kết, thống kê và đánh giá kết quả

Toàn bộ phương pháp nghiên cứu được thể hiện ở hình 3.1

3.4.1 Khảo sát thực địa

Điều tra sơ bộ, lựa chọn các điểm kiểm tra ngoài thực địa để đánh giá độ chính xác của phương pháp phân loại ảnh Công trình nghiên cứu này dùng phương pháp lựa chọn điểm điều tra ngẫu nhiên lựa chọn các điểm điều tra ngẫu nhiên để chọn các điểm xác định các đối tượng trong toàn bộ khu vực nghiên cứu Vị trí các điểm khảo sát được xác định tọa độ bằng thiết bị GPS

Việc khảo sát thực địa thực hiện vào tháng 02 đến tháng 04 năm 2020, với tổng 295 điểm mẫu, được chia thành 6 loại thực phủ khác nhau là:

Do sự chênh lệch về thời điểm nghiên cứu đề tài và thời gian lấy dữ liệu ảnh Landsat 8 của năm 2014 là quá dài, vậy nên đề tài đã sử dụng kết quả khảo sát thực địa chung cho cả năm 2014 và năm 2020

Một số điểm mẫu đặc trưng được thể hiện trong phụ lục 01

Hình 3.1: Phương pháp nghiên cứu

Xác định đề tài, vùng nghiên cứu,

mục tiêu nghiên cứu

Các báo cáo, số liệu thống kê

Phân tích, xử lý ảnh

Thực hiện phân loại

Đánh giá độ chính xác, tính chỉ số Kappa, ma trận sai số error matrix

Bản đồ lớp phủ

Bản đồ biến động lớp phủ

Báo cáo thu hoạch

Hình 3.2: Các điểm mẫu khảo sát thực địa

Bảng 3.2: Thống kê số điểm mẫu của từng loại lớp phủ

3.4.2 Hệ thống phân loại lớp phủ khu vực nghiên cứu

Hệ thống phân loại lớp phủ bề mặt là một danh sách các lớp phủ mặt đất có mặt bên trong khu vực nghiên cứu mà có thể nhận diện hoàn toàn và đầy đủ từ ảnh vệ tinh Việc phân loại các lớp phủ mặt đất có thành công hay không phần lớn phụ thuộc vào tính hợp lý của hệ thống phân loại Muốn vậy, hệ thống này cần dễ hiểu và bao gồm tất cả các lớp phủ mặt đất có mặt bên trong khu vực nghiên cứu Tất cả các lớp trong hệ thống phân loại cần được định nghĩa rõ ràng

để tránh nhầm lẫn và thường được nhóm theo cấp bậc để thuận tiện cho thành lập bản đồ Có nhiều hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất được sử dụng Một trong số các hệ thống phổ biến nhất là Hệ thống Phân loại Thực phủ và Sử dụng đất Hoa Kỳ (U.S Geological Survey Land Use/ Cover System) được phát minh

bởi Anderson et al (1976), với 4 cấp bậc (I, II, III, IV) Hệ thống này được thiết

kế cho việc sử dụng dữ liệu viễn thám và có thể ứng dụng cho toàn cầu Đối với

dữ liệu có ĐPGKG trung bình như Landsat, sử dụng hệ thống này có thể thành lập bản đồ thực phủ ở mức độ chi tiết cấp II

Dựa vào đặc điểm khu vực nghiên cứu và mục tiêu của đề tài, một hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất cho khu vực huyện Tam Đảo được thành lập, dựa trên

hệ thống Phân loại thực phủ và Sử dụng đất Hoa Kỳ, được phát mình bởi Anderson et al (1976), có kèm theo những biến đổi để phù hợp với khu vực nghiên cứu:

Bảng 3.3: Hệ thống phân loại lớp phủ khu vực nghiên cứu

Loại thực phủ

Khái niệm Cấp I Cấp II

có ảnh hưởng đến chế độ nước hoặc khí hậu

nghĩa trang, bãi rác,…

3.4.3 Lựa chọn phương pháp phân loại ảnh

Các phương pháp phân tích ảnh viễn thám rất đa dạng Có thể liệt kê một số phương pháp phân tích ảnh như phương pháp phân ngưỡng (Manual thresholds), phương pháp phân loại không kiểm định (Unsupervised), phương pháp phân loại

có kiểm định (Supervised), phương pháp Fuzzy (Fuzzy classification or Mixing models) nhưng hai phương pháp đang dùng phổ biến để phân loại thảm phủ hiện nay là phương pháp phân loại không kiểm định (Unsupervised) và phương pháp phân loại có kiểm định (Supervised)

Mỗi phương pháp phân loại đều sử dụng những thuật toán nhất định Các thuật toán có giới hạn và khả năng ứng dụng trong các trường hợp khác nhau

Những thuật toán thường được sử dụng phổ biến là khoảng cách nhỏ nhất (Minimum Distance), Parallelepiped và Maximum Likelihood Trong số này, thuật toán Maximum Likelihood được các nhà phân loại sử dụng nhiều nhất trong các công trình nghiên cứu thảm phủ (Keuchel et al., 2003; Shrestha and Alfred, 2001; Swain and Davis, 1978; Estes et al., 1983; Schowengerdt, 1983; Sabins, 1986; Lillesand and Kiefer, 2000; Jensen, 1996) Thuật toán Minimum Distance thường được áp dụng trong phương pháp phân loại không kiểm định, còn hai thuật toán Maximum Likelihood và Parallelepiped thường được áp dụng trong phương pháp phân loại có kiểm định Ngoài ra, người ta còn sử dụng một

số phương pháp làm nổi bật yếu tố thực vật như phương pháp phân tích chỉ số thực vật NDVI và phép biển đổi Tasseled cap Trong phạm vi bài báo này, tác giả chỉ đề cập tới một số phương pháp thường được sử dụng cho phân tích và giải đoán lớp phủ mặt đất mà được nhiều nhà nghiên cứu hay sử dụng hiện nay

đó là phương pháp phân loại có kiểm định Maximum LikeliHood

Phân loại có kiểm định là một phương pháp xác suất có khả năng sắp xếp những pixel do người sử dụng định nghĩa thành những lớp khác nhau, trong đó tất cả các pixel trên một ảnh được nhận dạng thông qua ký hiệu phổ tương tự với mục đích nhận ra sự đồng nhất, những mẫu đại diện mang nét đặc trưng thể hiện

khác nhau mà chúng ta muốn phân loại Những mẫu này gọi là những khu vực

lấy mẫu (training) Sự lựa chọn những khu vực lấy mẫu thích hợp dựa trên phạm

vi quan sát và ý tưởng này sẽ được hỗ trợ bởi các nguồn tài liệu đáng tin cậy như ảnh hàng không, các bản đồ, hay những dữ liệu khảo sát thực địa Những khu vực lấy mẫu trên ảnh số thường tham khảo dữ liệu khảo sát thực địa và ảnh hồng ngoại hàng không của khu vực đó Những vùng được mô tả trên ảnh số sẽ cũng

là những nơi đại diện của khu vực lấy mẫu Càng nhiều khu vực lấy mẫu thì độ chính xác toàn diện của ảnh phân loại sẽ càng cao Những vị trí lấy mẫu sử dụng dấu hiệu phổ để đưa ra nét phác thảo của những khu vực đó Hầu hết sự đồng nhất và những khu vực đại diện cho các vùng có đặc điểm thảm phủ khác nhau

được so sánh với đặc tính phổ và sự khác nhau trong biểu đồ phân bố phổ Sự phân loại ảnh số sử dụng thông tin phổ tiêu biểu bởi một hay nhiều kênh phổ của ảnh vệ tinh và cố gắng để phân loại mỗi pixel độc lập dựa trên thông tin phổ này Trong trường hợp khác, các đối tượng được ấn định tất cả những pixel trong ảnh theo các lớp riêng biệt hay theo các chủ đề riêng (ví dụ như nước, rừng lá kim, rừng rụng lá…) Sự lựa chọn các loại thảm phủ phụ thuộc vào dữ liệu phổ, thuật toán phân loại

Phương pháp phân loại có kiểm định Maximum Likelihood được áp dụng khá phổ biến và được xem như là thuật toán chuẩn để so sánh với các thuật toán

khác được sử dụng trong xử lý ảnh viễn thám (Lê Văn Trung, 2010), phương

pháp này được các nhà phân loại sử dụng nhiều nhất trong các công trình nghiên

cứu thảm phủ (Hoàng Xuân Thành, 2006) Mỗi pixel được tính xác suất thuộc

vào một loại nào đó và nó được chỉ định gán tên loại mà xác suất thuộc vào loại

đó là lớn nhất (Lê Văn Trung, 2010) và ý kiến của giới chuyên môn trong việc

phân loại thảm phủ

3.4.4 Xử lý dữ liệu ảnh

a Gộp kênh ảnh

Dữ liệu thu nhận được bao gồm các kênh phổ riêng lẻ, không thể sử dụng để

tổ hợp màu, phục vụ cho việc giải đoán Do đó, phải tiến hành gộp các kênh ảnh

b Cắt ảnh

Do khu vực nghiên cứu chỉ là một phần của tờ ảnh vệ tinh nên cần phải tiến hành cắt ảnh Một file chứa ranh giới khu vực huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc được sử dụng để cắt khu vực nghiên cứu

3.4.5 Giải đoán ảnh và khóa giải đoán ảnh

Để thực hiện tốt quá trình giải đoán ảnh, phải xây dựng được khóa giải đoán cho từng lớp phủ, giúp cho việc thiết lập, lựa chọn mẫu sau này được nhanh chóng và chính xác Trong đề tài này, khóa giải đoán ảnh được xây dựng cho 6

loại lớp phủ mặt đất tại khu vực huyện Tam Đảo, tỉnh Vĩnh Phúc dựa trên tổ hợp màu được phát triển như bảng 3.4 được thực hiện bằng phần mềm ArcGIS 10.3 với phương pháp phân loại có kiểm định Nghiên cứu thực hiện phân loại ảnh viễn thám cho năm 2020 với mẫu khóa xác định Từ kết quả đánh giá độ chính xác của việc giải đoán thông qua ma trận sai số (Error matrix) để xác định chỉ số Kappa (K)

Bảng 3.4: Khóa giải đoán cho khu vực nghiên cứu

Loại lớp phủ Ảnh mẫu Ảnh thực địa Yếu tố nhận dạng

Mặt nước

Màu xanh lam đậm, hoa văn mịn, cấu trúc dải

Đất rừng

Màu xanh lá cây đậm hoặc xanh đen Có cấu trúc mịn

có dạng tuyến

Khu dân cư

Những đốm nhiều màu sắc, tông ảnh sáng