TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT VÀ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI TRẦN VĂN TÍNH
Đề tài:
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM
WORLD VIEW 1 GIẢI ĐOÁN HIỆN TRẠNG RỪNG
KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA
U MINH HẠ - CÀ MAU LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
KHÓA 30 (2004 – 2008)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT VÀ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
NHẬN XÉT CỦA CƠ QUAN THỰC TẬP
Chứng nhận của Bộ môn Khoa Học Đất và Quản Lý Đất Đai
Chứng nhận báo cáo luận văn tốt nghiệp với đề tài:
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM
WORLD VIEW 1 GIẢI ĐOÁN HIỆN TRẠNG RỪNG
KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA
U MINH HẠ - CÀ MAU
Do sinh viên Trần Văn Tính, lớp Quản Lý Đất Đai K30A khoa Nông
Nghiệp Và Sinh Học Ứng Dụng trường Đại Học Cần Thơ thực hiện từ ngày
01/01/2008 đến ngày 15/04/2008 tại bộ môn Khoa Học Đất và Quản Lý Đất Đai
khoa Nông Nghiệp Và Sinh Học Ứng Dụng trường Đại Học Cần Thơ.
Nhận xét:
Cần Thơ, ngày … tháng 05 năm 2008
Cán bộ hướng dẫn TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG
BỘ MÔN KHOA HỌC ĐẤT VÀ QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BÁO CÁO
Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp thuận báo cáo với đề tài:
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM
WORLD VIEW 1 GIẢI ĐOÁN HIỆN TRẠNG RỪNG
KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA
U MINH HẠ - CÀ MAU
Do sinh viên Trần Văn Tính thực hiện và báo cáo trước hội đồng.
Ngày…….tháng 05 năm 2008
Báo cáo luận văn tốt nghiệp được Hội đồng đành giá ở mức:
Ý kiến Hội đồng:
LỜI CẢM TẠ
Qua thời gian 4 năm học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Cần Thơ,
trong khoảng thời gian 4 tháng (từ 01/2008 – 04/2008) của học kỳ II năm học
2007 – 2008 em đã tiến hành nghiên cứu đề tài luận văn tốt nghiệp. Được sự giúp
đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy cô hướng dẫn đến nay luận văn tốt nghiệp của
em cũ
ng đã hoàn thành. Để đạt được kết quả như ngày hôm nay, tất cả là nhờ vào
công ơn của quý thầy cô của trường Đại Học Cần Thơ. Đặc biệt là quý thầy cô
thuộc khoa Nông Nghiệp Và Sinh Học Ứng Dụng, đã tận tình truyền đạt những
kiến thức quý báo trong suốt bốn năm học dưới máy trường Đại Học. Đây là
những vốn sống vô cùng quan trọng, là hành trang tri thức giúp em v
ững bước
trong quá trình công tác về sau.
Em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến:
Quý thầy cô thuộc Bộ môn Khoa Học Đất và Quản Lý Đất Đai, trường
Đại Học Cần Thơ, những người đã trực tiếp giãng dạy và hướng dẫn em trong
DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 1.1. Sự phản xạ đối với nước 3
Hình 1.2. Sự phản xạ đối với đất 4
Hình 1.3. Sự phản xạ đối với thực vật 5
Hình 1.4. Vệ tinh viễn thám có độ phân giải siêu cao World View 1 18
Hình 1.5. Biểu tượng phần mềm ENVI 20
Hình 1.6. Thanh menu chính của phần mềm ENVI 22
Hình 1.7. Danh sách các kênh phổ đang làm việc (Available Bands List) 22
Hình 1.8. Các cửa sổ hiển thị dữ liệu ảnh trong ENVI 23
Hình 2.1. Lưu đồ các bước giải đoán ảnh viễn thám 26
Hình 3.1. Ảnh vệ tinh World View 1 khu vực U Minh hạ 33
Hình 3.2. Ảnh khu vực vườn quốc gia U Minh hạ đã được che 34
Hình 3.3. Ảnh vườn quốc gia U Minh hạ (chưa nắn) 34
Hình 3.4. Bản đồ khu vực U Minh hạ đã được số hoá 34
Hình 3.5. Vị trí các điểm tương ứng đã được chọn. 35
Hình 3.6. Ảnh khu vực vườn quốc gia U Minh hạ trước khi nắn 36
Hình 3.7. Ảnh khu vực vườn quốc gia U Minh hạ sau khi nắn 36
Hình 3.8. Ảnh và biểu đồ Histogram trước khi biến đổi độ tương phản 37
Hình 3.9. Ảnh và biểu đồ Histogram sau khi biến đổi độ tương phản 37
Hình 3.10. Ảnh khu vực vườn quốc gia U Minh hạ sau khi lọc 39
Hình 3.11. Sự thay đổi giá trị độ sáng của pixel trung tâm 39
MỤC LỤC
Trang
DANH SÁCH BẢNG
DANH SÁCH HÌNH
TÓM LƯỢC
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1
1.1. GIỚI THIỆU VỀ VIỄN THÁM 1
1.1.1. Định nghĩa về viễn thám 1
1.1.2. Hệ thống viễn thám 1
1.1.3. Sự ghi nhận của các sự vật lên ảnh viễn thám 1
1.1.4. Chụp ảnh từ vệ tinh 2
1.1.4.1. Thành phần 2
3.1.1.1. Vị trí địa lý, diện tích tự nhiên 27
3.1.1.2. Tài nguyên thực vật và động vật 29
3.1.1.3. Về tài nguyên thuỷ sản 29
3.1.1.4. Về các giá trị sinh thái, nhân v
ăn 29
3.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội 31
3.2. KẾT QUẢ THỰC HIỆN CÁC BƯỚC XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG .33
3.2.1. Chọn ảnh 33
3.2.2. Nắn ảnh 34
3.2.3. Tăng cường chất lượng ảnh 36
3.2.4. Phân loại không kiểm tra 39
3.2.5. Kiểm tra, khảo sát thực địa 43
3.2.6. Thành lập bảng chìa khoá giải đoán 46
3.2.7. Phân loại có kiểm tra 47
3.2.8. Đánh giá chất lượng ảnh và khả năng ứng dụng của ảnh 59
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬT - KIẾN NGHỊ 62
4.1. Kết luận 62
4.2. Kiến nghị 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO 64
TÓM LƯỢC
Rừng là tài nguyên vô cùng quí giá, là lá phổi xanh của mỗi vùng mỗi quốc gia
và nó thể hiện những đặc trưng về môi trường sinh thái của khu vực đó. Vì vậy nó cần
phải được bảo vệ và khai thác một cách hợp lý để môi trường sống của chúng ta luôn
được trong sạch. Đặc biệt là khu vực rừng tràm trên đất than bùn ở Vườn quốc gia U
Minh hạ - Cà Mau được thành lập trên cơ sở nâng cấp rừng đặc dụng Vồ Dơi, rừng với
giá trị rất cao về đa dạng sinh học, cảnh quan thiên nhiên, môi trường, văn hóa và lịch
sử.
Để đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của con người nhiều công nghệ với kỷ
thuật cao đã ra đời đặt biệt là công nghệ viễn thám. Công nghệ viễn thám đã được ứng
dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt trong thành lập bản đồ hiện trạng phục vụ quản lý
một số kết quả đáng kể song chưa nhiều, chủ yếu tập trung vào việc hiệu chỉnh bản đồ
địa hình, lập một số bản đồ chuyên đề, và một số ít lĩnh vực môi trường.
Ngày nay với kỹ thuật viễn thám ngày càng hiện đại hơn đã góp phần to lớn
trong việc thu thập, phân tích các thông tin và phát hiện sự hiện di
ện cũng như sự thay
đổi của môi trường và tài nguyên thiên nhiên trên Trái đất để phục vụ cho nhiều mục
đích khác nhau. Ngành viễn thám phát triển đã góp một vai trò hết sức quan trọng, là
một công cụ phục vụ và hổ trợ đắc lực cho nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác nhau.
Rừng là một trong những đối tượng cần được quản lý một cách chặt chẽ. Với
yêu cầu đó, chúng ta cần phải bi
ết được hiện trạng rừng của cả khu vực quản lý bao
gồm: Các đối tượng phát triển, tình trạng phát triển, độ tuổi của từng đối tượng, Vì
vậy, chúng ta cần phải có ảnh của khu vực quản lý, với công nghệ viễn thám sẽ giúp
cho chúng ta có được ảnh này.
Ảnh viễn thám được chụp bởi nhiều vệ tinh như: Vệ tinh Spot, Radasat, World
View 1…và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Công nghệ xử lý ảnh
được lựa chọn đó là phần mềm ENVI (The Enviroment for Visualizing Images) được
nhiều nhà khoa học đánh giá là một phần mềm xử lý ảnh viễn thám có nhiều tính năng
ưu việt trong xử lí ảnh, vì ENVI hỗ trợ cho phép xử lý những dữ liệu không phải là dữ
liệu chuẩn, hiển thị và phân tích những ảnh lớn. Nó cũng cho phép mở rộng khả năng
phân tích dữ liệu bở
i các hàm của người dùng.
Với yêu cầu đó, đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám World View 1
giải đoán hiện trạng rừng khu vực vườn quốc gia U Minh Hạ - Cà Mau” đã được
thực hiện. CHƯƠNG 1
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1. GIỚI THIỆU VỀ VIỄN THÁM
và chiếu trực tiếp vào đối tượng nhằm đo đạc phần năng lượng trở về.
1.1.3. Sự ghi nhận của các sự vật lên ảnh viễn thám
Theo Võ Quang Minh (1996), sự ghi nhận của các sự vật lên ảnh viễn thám là
1
ảnh màu giả có các đặc điểm sau:
- Nước trong đất ẩm cho màu xanh dương đến đen.
- Đất khô thì màu xanh dương nhạt đến trắng.
- Thực vật màu xanh cho màu đỏ sáng.
- Thực vật sâu bệnh tấn công thì cho màu hơi hồng, hơi nâu hay hơi vàng, tùy
theo loại sâu bệnh tấn công.
- Các cây có hạt chín vàng thì cho màu xanh lá cây đậm pha lẫn với màu vàng
và trắng.
1.1.4. Chụp ảnh từ vệ tinh
1.1.4.1. Thành phần
Mô hình chung của việc chụp ảnh từ vệ
tinh gồm các bộ phận sau:
- Vệ tinh chụp ảnh.
- Vệ tinh định vị toàn cầu.
- Vệ tinh chuyển tiếp.
- Trạm thu.
1.1.4.2. Các kiểu chụp ảnh
Theo Võ Quang Minh (1999), có hai kiểu hệ thống chụp ảnh vệ tinh đó là hệ
thống ảnh dạng khung và hệ thống chụp ảnh dạng quét. Hệ thống chụp ảnh dạng quét
có 4 kiểu bao gồm: quét ngang, quét dọc, quét vòng và quét bên.
1.1.4.3. Các thông số kỹ thuật của mộ
t vệ tinh
Theo M. Lillesand và Ralph W. Kiefer (1994), một vệ tinh thông thường có các
thông số sau:
- Tần số hoạt động.
hai nhân tố làm giảm độ phản xạ của đất là bề mặt gồ ghề và chứa vật liệu hữu cơ, sự
có mặt của oxit sắt trong đất cũng làm giãm cường độ phản xạ trong bước sóng nhìn
thấy, (Cole and Montgomery, 1987).
Sự phản xạ của đất dựa vào các yếu tố sau đây:
¾ Tình trạng ẩm của bề mặt trái đất.
¾ Thành phần khoáng trong
đất.
¾ Hàm lượng hữu cơ trong đất.
¾ Độ phẳng của bề mặt trái đất.
3
Hình 1.2. Sự phản xạ đối với đất
Thông thường thì đất ẩm hấp thu ánh sáng nhiều hơn đặc biệt là ở bức xạ hồng
ngoại, đất có chứa thành phần sắt nhiều cũng hấp thu mạnh, đất có chứa nhiều
carbonare calcium hay nhiều cát thì phản xạ mạnh với cả ánh sáng nhìn thấy được và
ánh sáng hồng ngoại. Mặt đất gồ ghề tạo ra nhiều bóng râm sẽ làm gi
ảm sự phản xạ
của bức xạ ánh sáng thấy được, đất có nhiều chất hữu cơ có sa cấu mịn sẽ hấp thu
nhiều ánh sáng, ngược lại đất có sa cấu mịn nhưng không có chất hữu cơ thì sẽ phát xạ
nhiều hơn.
- Sự phản xạ đối với thực vật
Theo Lê Quang Trí và ctv (1999), thực vật xanh sẽ hấp thu mạnh trong các
band màu xanh lá cây và màu đỏ ở ánh sáng thấy
được. Sự phản xạ đó chính là quá
trình quang tổng hợp của diệp lục tố, quá trình này càng mạnh thì sự hấp thu ánh sáng
mặt trời càng mạnh. Do đó sự phản xạ sẽ kém hơn nhưng nó phản xạ rất mạnh trong
bước sóng từ 0.7 - 1.35µm. Quá trình
phản xạ này do các khoảng trống của các tế bào
thực vật. Đối với những cây còn non cấu trúc của những tế bào chưa phát triển hoàn
chỉnh cho nên nó vẫn có tính phản xạ mạnh hơn đối với những cây đã chín già. Đối
Ngày nay, với kỹ thu
ật GPS và GIS, viễn thám ngày càng có rất nhiều ứng dụng
thực tế trong nhiều lĩnh vực. Nhờ viễn thám chúng ta có thể xác định trạng thái cây
trồng, dự báo thời tiết, lũ lụt, phát hiện cháy rừng, phân vùng quy hoạch đất đai,
nghiên cứu động đất, nghiên cứu vũ trụ, nghiên cứu biển, nghiên cứu khí quyển, môi
trường, phục vụ vào mục đích quân sự,… (Nguyễn Xuân Anh, 2004).
5
Theo Nguyễn Văn Trung (1999), kỹ thuật viễn thám đã làm cho công tác thành
lập và hiệu chỉnh bản đồ phát triển mạnh mẻ. Ảnh viễn thám đã đem lại nguồn thông
tin mới, kỹ thuật mới và tư tưởng nghiên cứu mới.
Theo Lê Nguyễn (1999), để nghiên cứu mặt đất thì viễn thám thường sử dụng
thông tin thu nhận được từ vũ trụ do các vệ tinh nhân tạo chuyên dụng để nghiên cứu
tài nguyên – môi trườ
ng thực hiện, bay ở độ cao từ 600 đến 1000 km.
Theo Trần Minh Ý và ctv (2003), tư liệu viễn thám vô cùng đa dạng, có thể tiếp
cận được bằng nhiều nguồn từ nhiều nơi trên thế giới. Công cụ và hệ thống thông tin
địa lý thực sự sẽ có nhiều hiệu lực khi được ứng dụng rộng rãi trong các giới chuyên
môn.
Nhờ có khả năng thu nhận nhânh, thu nhận lập lại theo các chu kỳ khác nhau
trên phạ
m vi rộng lớn những thông tin đa dạng về các đối tượng, các hiện tượng trên
đất liền cũng như trên biển, công nghệ viễn thám là công cụ quan trọng để xây dựng
một phần cơ sở dữ liệu đó và cập nhật những biến động theo yêu cầu của công tác
quản lý ven biển. Với mục đích từng bước ứng dụng công nghệ viễn thám phục vụ
công tác quả
n lý ven biển, trung tâm viễn thám tổng cục địa chính đã sử dụng tư liệu
ảnh vệ tinh thành lập bộ bản đồ chuyên đề như một phần của cơ sở dữ liệu trên, (Tô
Quang Thịnh và ctv, 2003).
Công nghệ viễn thám, một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã đạt đến
càng gia tăng và mức độ gây tổn hại ngày càng lớn, nhiệt độ tăng cao kết hợp với hạn
hán dẫn tới nguy cơ cháy rừng, sự phát sinh phát triển của sâu bệnh đối với mùa màng
ngày càng trầm trọng. Vì vậy việc sử dụng các thông tin viễn thám tích hợp với h
ệ
thống thông tin địa lý (GIS) và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) cùng với các quan trắc
thu được từ bề mặt sẽ đáp ứng khách quan và đa dạng các thông tin cần thiết phục vụ
công tác nghiên cứu giám sát và dự báo khí tượng thuỷ văn, khí tượng nông nghiệp và
môi trường mà đặc biệt là phục vụ cho công tác giám sát và cảnh báo tác hại của thiên
tai để có các biện pháp phòng tránh và ứng cứu kịp thời, (Viện khí tượng thủy văn,
2006).
Ảnh viễn thám được xử lý và tích hợp trên các phần mềm hiện đại như ENVI,
MATLAB, MAPINFO, ACVIEW Các sản phẩm được tính toán thông qua các thuật
toán đã được ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới như Mỹ, EU, Nhật Bản, Trung
Quốc và đã được hiệu chỉnh cho phù hợp với điều kiện Việt Nam. Các kết quả thu
được đã được tích hợp với hệ thống thông tin địa lý t
ạo ra các bản đồ chuyên đề.
Ngoài ra các giá trị số của các sản phẩm viễn thám còn được lưu trữ dưới dạng nhị
phân rất thuận tiện trong việc khai thác và sử dụng, (Viện khí tượng thủy văn, 2006).
1.1.6. Ưu điểm của công nghệ viễn thám
Công nghệ viễn thám là một phần của công nghệ vũ trụ, tuy mới phát triển
nhưng đã nhânh chóng được áp dụng trong nhiều lĩnh v
ực và được phổ biến rộng rãi ở
các nước phát triển. Công nghệ viễn thám đã trở thành phương tiện chủ đạo cho công
tác giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở cấp độ từng nước, từng khu vực và
trong phạm vi toàn cầu. Khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám ngày càng được
7
nâng cao, đây là lý do dẫn đến tính phổ cập của công nghệ này. Viễn thám là khoa học
thu nhận, xử lý và suy giải các hình ảnh thu nhận từ trên không của trái đất để nhận
biết được các thông tin về đối tượng trên bề mặt trái đất mà không cần tiếp xúc nó.
- Theo dõi sự suy thoái và biến động rừng.
- Nghiên cứu môi trường biển.
- Thành lập bản đồ địa hình.
8
- Xác định vị trí trong không gian của các vật thể bởi các phép đo trên ảnh.
- Phân loại đất.
- Giải đoán các mục đích đặc biệt trong quốc phòng, an ninh, quân sự,…
- Nghiên cứu tình hình ngập nước.
- Theo dõi sự lấn chiếm của sa mạc.
- Theo dõi sự di chuyển của các tảng băng ở các vùng cực.
1.1.7.2. Ứng dụng công nghệ viễn thám để giám sát tài nguyên thiên nhiên
và môi trường ở Việt Nam
Đảng và Nhà nước ta đã khẳng đị
nh phát triển khoa học công nghệ là quốc sách
hàng đầu, là nền tảng và động lực đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.
Đẩy mạnh công nghiệp hoá đất nước là nội dung cơ bản của quá trình phát triển đất
nước ta giai đoạn 2005 - 2020 với mục tiêu cụ thể là nước ta sẽ trở thành nước công
nghiệp vào năm 2020. Để thực hiện mục tiêu trên, vấn đề có tính chất quyết đị
nh là
đẩy mạnh ứng dụng và phát triển khoa học công nghệ, đưa khoa học công nghệ thực
sự trở thành nền tảng và động lực đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.
Phát triển khoa học công nghệ nói chung và khoa học công nghệ viễn thám nói riêng
phục vụ quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường đóng vai trò quan trọng cho sự
nghiệp phát triển đất nước ta hiện nay, (Lê Minh, Nguyễn Xuân Lâm và ctv, 2002).
Theo Lê Minh, Nguyễn Xuân Lâm và ctv (2002), nhu cầu ứng dụng công nghệ
viễn thám để quản lý tài nguyên thiên nhiên trước hết là tài nguyên đất, tài nguyên
nước, tài nguyên khoáng sản, tài nguyên rừng, và giám sát môi trường ngày càng trở
nên bức xúc và trở thành một trong các nhiệm vụ chủ đạo của ứng dụng và phát triển
- Hệ thống ứng dụng dữ liệu (gồm 15 đơn vị) cho phép sử dụng các dữ liệu đã
được xử lý ở Trung tâm dữ liệu vào các mục đích riêng của từng cơ quan, tổ chức.
Việc xây dựng Hệ thống Giám sát Tài nguyên và Môi trường đã mở ra thời kỳ phát
triển mới của công nghệ viễn thám. Trước mắt sẽ thu nhận các ảnh vệ tinh thông dụng
đã nêu ở trên đáp ứng rộng rãi, kịp thời các nhu cầu cơ bản về tư liệu viễn thám cho
các ngành. Sau một thời gian ứng dụng sẽ tiến hành nâng cấp để thu các vệ tinh đời
mới có độ phân giải siêu cao đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong nhiều lĩnh vực và
trong nhiều ngành kinh tế của đất nước.
Thực t
ế đó đòi hỏi Trung tâm Viễn thám phải đẩy mạnh ứng dụng công nghệ
viễn thám phục vụ quản lý tài nguyên và giám sát môi trường trên cơ sở phối hợp chặt
chẽ với các đơn vị có liên quan trong và ngoài Bộ, (Lê Minh, Nguyễn Xuân Lâm và
ctv, 2002).
Hiện nay, ở Việt Nam các cơ quan ứng dụng viễn thám sử dụng nhiều loại tư
liệu ảnh vệ tinh, trong số đó các tư liệu vừa nêu trên là phổ biến. Các tư liệu này mới
được ứng dụng cho việc điều tra nghiên cứu các đối tượng trên đất liền như để hiệu
chỉnh bản đồ tại Trung tâm Viễn thám, lập bản đồ địa chất tại Cục Địa chất Việt Nam
và Viện nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản, sử dụng trong quản lý tổng hợp vùng bờ
ở Cục Bảo vệ Môi trường. Tại các c
ơ quan ngoài Bộ, các tư liệu viễn thám được sử
10
Copyright: Tài liệu đại học ©