TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƢỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ĐẤT ĐAI
-------------------------

DANH XÀ RÂY

KHẢO SÁT TÌNH HÌNH LŨ LỤT Ở ĐỒNG
BẰNG SÔNG CỬU LONG GIAI ĐOẠN
NĂM 2013 BẰNG ẢNH MODIS

LUẬN VĂN KỸ SƢ NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

Cần Thơ, 2014


TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƢỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ĐẤT ĐAI
-------------------------

DANH XÀ RÂY

KHẢO SÁT TÌNH HÌNH LŨ LỤT Ở ĐỒNG
BẰNG SÔNG CỬU LONG GIAI ĐOẠN
NĂM 2013 BẰNG ẢNH MODIS

LUẬN VĂN KỸ SƢ NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
Mã ngành: 52850103

CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày..……tháng………năm 2014
Trƣởng bộ môn

i


TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƢỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ĐẤT ĐAI

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN

Chứng nhận chấp thuận báo cáo luận văn tốt nghiệp chuyên ngành Quản lý đất đai với
đề tài: “Giải đoán tình hình lũ ở đồng bằng sông Cửu Long bằng ảnh MODIS giai
đoạn năm 2013”.
Do sinh viên: Danh Xà Rây

MSSV: 4115077

Lớp: Quản lý đất đai K37A2, thuộc Bộ môn Tài nguyên đất đai, Khoa Môi trƣờng và
Tài Nguyên Thiên Nhiên - Trƣờng Đại Học Cần Thơ thực hiện từ tháng 07/2014 đến
tháng 012/2014.
Nhận xét:
……………………………………………………………………………………....…

đồng.
Ngày……….tháng………năm 2014
Báo cáo luận văn tốt nghiệp đƣợc Hội đồng đánh giá ở mức:……………………...
Ý kiến của hội đồng:
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Cần Thơ, ngày……tháng……năm 2014
Chủ tịch Hội đồng

iii


LỊCH SỬ CÁ NHÂN
Họ và tên: Danh Xà Rây
Ngày sinh: 11/09/1993
Nơi sinh: huyện Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang
Quê quán: Ấp 4, xã Xà Phiên, huyện Long Mỹ, tỉnh Hậu Giang
Họ và tên cha: Danh Hiêl
Họ và tên mẹ: Thị Thời
Tốt nghiệp Trung học phổ thông năm 2011, tại trƣờng phổ thông Dân Tộc Nội Trú
Hậu Giang.
Vào học tại Trƣờng Đại học Cần Thơ năm 2011, ngành học Quản lý đất đai
Tốt nghiệp Kỹ sƣ chuyên ngành Quản lý đất đai năm 2014

iv



Danh Xà Rây

vi


TÓM LƢỢC
Lũ là hiện tƣợng tự nhiên xảy ra hàng năm. Những năm gần đây do ảnh hƣởng của
Biến đổi khí hậu với sự ấm lên toàn cầu làm cho lũ ngày càng trở nên phức tạp gây
nên thiệt hại nghiêm trọng đến tài sản và tính mạng con ngƣời, sụt giảm sản lƣợng
nông nghiệp khi diễn tiến lũ tăng nhanh. Với mục tiêu:
- Theo dõi quá trình diễn tiến lũ theo thời gian ở đồng bằng sông Cửu Long năm 2013
- Xây dựng bản đồ hiện trạng ngập lũ và bản đồ phân vùng chế độ ngập lũ ở đồng
bằng sông Cửu Long năm 2013.
Đề tài nghiên cứu“Giải đoán tình hình lũ lụt ở đồng bằng sông Cửu Long giai đoạn
năm 2013 bằng ảnh MODIS” đã đƣợc thực hiện với phƣơng pháp nghiên cứu là sử
dụng ảnh vệ tinh MODIS bằng việc tính toán các chỉ số EVI, LSWI và DVEL. Cùng
việc thực hiện các quá trình phân loại trên sự kết hợp giữa các chỉ số EVI, LSWI,
DVEL xác định vùng ngập lũ và không ngập. Qua đó phân loại không kiểm soát chuỗi
ảnh DVEL nghiên cứu tiến hành đƣa ra những phân tích, đánh giá cụ thể về không
gian cũng nhƣ thời gian ngập lũ của ĐBSCL năm 2013.
Kết quả đạt đƣợc thông qua việc theo dõi quá trình diễn tiến lũ theo thời gian qua đó
thành lập bản đồ ngập lũ từng giai đoạn và bản đồ phân vùng chế độ ngập lũ ở ĐBSCL
năm 2013. Kết quả Nghiên cứu cho thấy mối tƣơng quan của ảnh theo không gian,
thời gian với sự thay đổi của lũ có độ chính xác tƣơng đối cao dựa trên sự so sánh
tƣơng quan giữa diện tích ngập và mực nƣớc thực đo tại 2 trạm thủy văn Tân Châu và
Châu Đốc cho thấy có thể sử dụng ảnh vệ tinh đa thời gian MODIS - MOD09A1 để
theo dõi diễn tiến lũ ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long.

vii

1.3.1 Khái niệm ........................................................................................................7
1.3.2 Phân loại viễn thám.........................................................................................7
1.3.3 Nguyên lý hoạt động........................................................................................8
viii


1.3.4 Sự phản xạ của các sự vật ...............................................................................9
1.3.5 Đặc tính phản xạ phổ của thực vật và nước ................................................10
1.3.6 Đặc tính phản xạ phổ của thổ nhưỡng ..........................................................11
1.4 Giới thiệu vệ tinh MODIS ...................................................................................13
1.4.1 Vệ tinh MODIS ..............................................................................................13
1.4.2 Ứng dụng ảnh MODIS trên thế giới và Việt Nam .........................................15
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG PHÁP .................................................17
2.1 Phƣơng tiện ..........................................................................................................17
2.1.1 Vùng nhiên cứu .............................................................................................17
2.1.2 Dữ liệu nghiên cứu ........................................................................................17
2.1.3 Đối tượng và thời gian quan sát ...................................................................17
2.1.4 Thiết bị và phần mềm ...................................................................................17
2.2 Phƣơng pháp ........................................................................................................17
2.2.1 Thu thập số liệu .............................................................................................17
2.2.2 Xử lý ảnh viễn thám.......................................................................................18
2.2.5 iết

o

o ết quả ......................................................................................21

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ THẢO LUẬN .......................................................................23
3.1. Kết quả thành lập bản đồ hiện trạng ngập lũ ĐBSCL năm 2013 .......................23
3.1.1 Tạo ảnh EVI, LSWI, DVEL ...........................................................................23

Đồng bằng sông Cửu Long

ĐV

Đơn vị

ENVI

The Environment for Visualizing
Images

Môi trƣờng thể hiện ảnh

EVI

Enhanced Vegetation Index

FAO

Food and Agriculture Organization

Chỉ số nổi bật thực vật
Cơ quan Lƣơng Nông của
Liên Hiêp Quốc
Hecta

ha
LSWI
MODIS


Chỉ số khác biệt thực vật
Nhà xuất bản

NXB
ROI

Chỉ số nƣớc bề mặt lớp phủ
Hệ thống quét ảnh đa phổ độ
phân giải trung bình
Cơ quan Hàng không vũ trụ
Mỹ

x

Vùng đại diện
Hệ thống giám sát mặt đất
Sống ngắn hồng ngoại
Hệ tọa độ chuyển đổi tổng hợp
của Mỹ
Hệ tọa độ thế giới xây dựng
năm 1984


DANH SÁCH BẢNG
Bảng
1.1

Tựa bảng
Các thông số kỹ thuật của vệ tinh MODIS


Trang
13

23
24
29
33


DANH SÁCH HÌNH
Tiêu đề

Hình

Trang

1.1

Bản đồ các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long

2

1.2

Đồ thị diễn tả một tiến trình lũ

4

1.3


Đặc tính phản xạ phổ thổ nhƣỡng

11

1.9

Khả năng phản xạ phổ của đất phụ thuộc vào độ ẩm

12

2.1

Lƣu đồ các bƣớc thực hiện đề tài

22

3.1

Kết quả tạo ảnh EVI khu vực nghiên cứu (ngày 04/07/2013)

24

3.2

Kết quả tạo ảnh LSWI khu vực nghiên cứu (ngày 04/07/2013)

25

3.3



Bản đồ phân vùng chế độ ngập lũ ĐBSCL năm 2013

31

3.9

Sự thay đổi giá trị DVEL phân vùng chế độ ngập lũ ĐBSCL

32

3.10

Diện tích phân vùng chế độ ngập lũ ĐBSCL năm 2013

34

3.11

Bản đồ phân vùng ngập lũ ĐBSCL năm 2013

35

3.12

Tƣơng quan giữa diện tích ngập không che mây ở ĐBSCL với số liệu
quan trắc tại 2 trạm thủy văn và Châu Đốc Tân Châu

36


trọng. Xuất phát từ vấn đề trên, đề tài nghiên cứu: “Giải đoán tình hình lũ lụt ở đồng
bằng sông Cửu Long giai đoạn năm 2013 bằng ảnh MODIS” đã đƣợc thực hiện
nhằm mục đích sau:
- Theo dõi quá trình diễn tiến lũ theo thời gian ở đồng bằng sông Cửu Long năm
2013.
- xây dựng bản đồ hiện trạng ngập lũ và bản đồ phân vùng chế độ ngập lũ ở đồng bằng
sông Cửu Long năm 2013.

1


CHƢƠNG I: LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU
1.1 Đặc điểm vùng nghiên cứu
1.1.1 Vị trí địa lý
ĐBSCL là một bộ phận của châu thổ sông Mêkông nằm trên lãnh thổ Việt Nam, trãi
dài từ 8030’- 11’ vĩ độ Bắc và từ 1040 - 1070 kinh độ Đông, phía Bắc giáp Campuchia
và thành phố Hồ Chí Minh, phía Nam và phía Đông giáp biển Đông, phía Tây giáp
vịnh Thái Lan (Lê Sâm, 1996). ĐBSCL nằm trên địa hình tƣơng đối bằng phẳng,
mạng lƣới sông ngòi dày đặc rất thuận lợi cho giao thông đƣờng thủy.

(Nguồn: Lê Anh Tuấn, 2008)

Hình 1.1 Bản đồ các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long

1.1.2 Địa hình, địa vật
ĐBSCL có địa hình bằng phẳng và thấp với 80% diện tích của vùng có độ cao dƣới
2,5 m so với mực nƣớc biển với dải bờ biển dài 720 km (Nguyễn Đức Ngữ, 2009).
Vùng ĐBSCL đƣợc hình thành từ những trầm tích phù sa và bồi dần qua những thế
nguyên thay đổi theo mực nƣớc biển, qua từng giai đoạn kéo theo sự hình thành những
dòng cát dọc theo bờ biển.

chủ yếu vào mùa mƣa, mùa khô đất nhiễm mặn khó trồng trọt, năng suất thấp. Các
vùng này chủ yếu ở Bến Tre, Bạc Liêu, Cà Mau và Kiên Giang và một số huyện ở Sóc
Trăng, Trà Vinh.
Vùng đất phèn: chiếm khoảng 1,6 triệu ha chủ yếu ở vùng Đồng Tháp Mƣời, Hà Tiên,
một phần Long Mỹ (Cần Thơ), Long An,… Ngoài ra, còn một số vùng đất vừa bị
nhiễm mặn vừa bị nhiễm phèn.
Vùng đất hữu cơ: khoảng 26 ngàn ha, có địa hình khá thấp, trũng. Đất đƣợc hình thành
bởi xác bả thực vật dạng bán phân rã và hình thành lớp than bùn nhƣ vùng U Minh (Cà
Mau).
1.1.5 Hiện trạng sử dụng đất ở đồng bằng sông Cửu Long
ĐBSCL có diện tích tự nhiên gần 4 triệu ha, trong đó đất nông nghiệp 2,6 triệu ha. Đất
lâm nghiệp 253.000 ha. Bãi bồi, ven sông, ven biển, đầm lầy 160.000 ha. Đây là vùng
đồng bằng lớn nhất nƣớc ta và là đồng bằng lớn của Đông Nam Á và Châu Á. ĐBSCL
cƣu thế phát triển một nền nông nghiệp theo hƣớng sinh thái đa dạng, phong phú về
3


lƣơng thực, cây ăn trái, chăn nuôi, nuôi trồng thủy sản và cả nghề rừng (Trần Thanh
Cảnh, 2000).
1.2 Hiện trạng ngập lũ ở ĐBSCL giai đoạn 2000 đến 2012
1.2.1 Khái niệm lũ
Theo Lê Anh Tuấn (2004), lũ là một hiện tƣợng tự nhiên gần nhƣ xảy ra hằng năm lũ
do nƣớc sông dâng cao trong mùa mƣa. Số lƣợng nƣớc dâng cao xảy ra trên một con
sông ở mức tạo thành lũ có thể xảy ra một hoặc nhiều lần trong năm. Khi nƣớc sông
dâng lên cao, vƣợt khỏi bờ, chảy tràn vào các vùng trũng và gây ra ngập trên một diện
rộng trong một khoảng thời gian nào đó gọi là ngập lụt (hình 1.2).

(Lê Anh Tuấn, 2004)

Hình 1.2 Đồ thị diễn tả một tiến trình lũ


(Nguồn: http://www.thoitietnguyhiem.net)

Hình 1.3 Một số trận lũ lớn khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long

Ngoài trận lũ năm 2000, lũ năm 2002 cũng thuộc loại đặc biệt lớn, sớm và hai đỉnh lũ
cao (Trần Nhƣ Hối, 2005). Ngay từ đầu tháng 7, lũ sớm và lớn đã tràn về tạo sức ép
lớn đến khu vực đầu nguồn vùng ĐBSCL. Nhất là cuối tháng 8 đầu tháng 10 lũ uy
hiệp liên tục, làm nên trận lũ hai đỉnh thuộc loại đặc biệt lớn và ít gập tại ĐBSCL.
Nƣớc lên rất nhanh vào đầu tháng 7 và giữa tháng 8 , lớn nhất tới 25 cm/ngày, thậm
chí có ngày lên tới 0,43 m tại Tân Châu vào đầu tháng 7.
Trong những năm gần đây, lũ thể xảy ra muộn hơn nhƣ năm 2011, và một số năm
không có lũ hay lũ rất nhỏ, chẳng hạn nhƣ 1998, 2012. Lũ đồng bằng lên và xuống
chậm, theo đúng bản chất của lũ lƣu vực. Nói chung, cƣờng suất lũ từ 2 - 3 cm đến 10
- 15 cm/ngày. Lũ đầu vụ có cƣờng suất lớn hơn lũ chính vụ. Trong thời gian qua, lũ
trên đồng bằng đang có những biến đổi khác với trƣớc đây, lũ lớn dƣờng nhƣ xuất hiện

5


ít hơn trong khí đó lũ vừa và nhỏ nhiều hơn (Viện Khoa học thủy lợi miền Nam,
2013).
1.2.3 Nguyên nhân gây ra lũ ở đồng bằng sông Cửu Long
Mƣa lớn và kéo dài (do bão lớn) là nguyên nhân chính gây ra lũ lụt, ngoài ra ở vùng
đồng bằng cửa sông tiếp giáp với biển, triều cƣờng là một nhân tố làm lũ lụt trầm trọng
hơn (theo Lê Anh Tuấn, 2004). Ngoài ra, còn một số yếu tố khác ảnh hƣởng đến khả
năng xuất hiện lũ lớn và bất thƣờng:
- Lƣu vực càng rộng thì nƣớc lũ lên chậm nhƣng cũng sẽ rút chậm, ngƣợc lại lƣu vực
hẹp và dài sẽ làm nƣớc lũ lên nhanh . một số trƣờng hợp sẽ hình thành lũ quét, lũ ống.
- Rừng bị tàn phá cũng là một trong các nguyên nhân gây nên lũ lụt và xói mòn đất.

hơn và thời gian ngập ngày càng dài hơn.
1.3 Giới thiệu tổng quan viễn thám
Viễn thám là một nghành khoa học có lịch sử phát triển từ lâu, có mục đích nghiên cứu
thông tin về một vật và một hiện tƣợng thông qua phân tích dữ liệu ảnh hàng không,
ảnh vệ tinh, ảnh hồng ngoại nhệt và ảnh rada. Sự phát triển của khoa học viễn thám
đƣợc bắt đầu từ mục đích quân sự với việc nghiên cứu phim ảnh, đƣợc chụp từ lúc đầu
từ kinh khí cầu và sau đó là trên máy bay ở độ cao khác nhau.
Ngày nay, viễn thám ngoài việc tách lọc thông tin từ ảnh máy bay, còn áp dụng những
công nghệ hiện đại trong ghi nhận và xử lý thông tin ảnh số, thu đƣợc từ các bộ cảm
có độ phân giải khác nhau, đƣợc đặt trên vệ tinh thuộc vĩ đạo trái đất. Viễn thám đƣợc
ứng dụng trong nhiều ngành khoa học khác nhau nhƣ quân sự, địa chất, địa lý, môi
trƣờng, khí tƣợng, thủy văn, thủy lợi, lâm nghiệp và nhiều nghành khoa học khác.
Dữ liệu ảnh viễn thám trong đó có ảnh đa phổ, siêu phổ và ảnh nhiệt dùng trong các
nghiên cứu khác nhau nhƣ: sử dụng đất, lớp phủ mặt đất, rừng, thực vật, khí hậu, nhiệt
độ trên mặt đất và mặt biển, đặt điểm khí quyển và tầng ozon,… dữ liệu ảnh rada sử
dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau nhƣ mục tiêu nghiên cứu quân sự, đo
vận tốc gió đo độ cao bay và độ cao của sống biển, nghiên cứu cấu trúc địa chất, sụt
lún đất, theo dõi lũ lụt,… ngoài ra còn nhiều nghiên cứu bề mặt của hành tinh khác
(Nguyễn Ngọc Thạch, 2005).
1.3.1 Khái niệm
Theo Võ Quang Minh (2010), Viễn thám là sự thu thập và phân tích thông tin về các
đối tƣợng, sự thu thập và phân tích này đƣợc thực hiện từ một khoảng cách không gian
không có sự tiếp xúc trực tiếp đến các vật thể.
1.3.2 Phân loại viễn thám
Theo Võ Quang Minh (2010), có hai hệ thống viễm thám đó là:
- Viễn thám chủ động: là hệ thống ghi lại năng lƣợng đƣợc bức xạ tự nhiên hay phản
xạ từ một số đối tƣợng.
- Viễn thám bị động: là hệ thống đƣợc cung cấp một năng lƣợng riêng cho nó và chiếu
trực tiếp vào đối tƣợng nhằm đo phần năng lƣợng trở về.


8


- Đa độ phân giải: dữ liệu ảnh có độ phân giải khác nhau về không gian, phổ và thời
gian.
- Đa phƣơng pháp: xử lý ảnh bằng mắt và kỹ thuật số.
1.3.4 Sự phản xạ của các sự vật
Theo Nguyễn Khắc Thời (2011), đặc tính phản xạ phổ của các đối tƣợng tự nhiên là
hàm của nhiều yếu tố. Các đặc tính này phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng, môi
trƣờng khí quyển và bề mặt đối tƣợng cũng nhƣ bản thân các đối tƣợng.
Sóng điện từ chiếu tới mặt đất, năng lƣợng của nó sẽ tác động lên bề mặt trái đất và sẽ
xảy ra các hiện tƣợng sau:
- Phản xạ năng lƣợng.
- Hấp thụ năng lƣợng.
- Thấu quang năng lƣợng.
Năng lƣợng bức xạ sẽ chuyển đổi thành ba dạng khác nhau nhƣ trên. Giả sử coi năng
lƣợng ban đầu bức xạ là E thì khi chiếu xuống các đối tƣợng nó sẽ chuyển thành năng
O

lƣợng phản xạ Eρ, hấp thụ Eα và thấu quang E . Có thể mô tả quá trình trên theo công
T

thức:
E =Eρ+Eα+E
o

T

(Nguồn: Nguyễn Khắ Thời, 2011)


thay đổi và lá cây sẽ có mầu vàng đỏ.
Tóm lại: Khả năng phản xạ phổ của mỗi loại thực vật là khác nhau và đặc tính chung
nhất về khả năng phản xạ phổ của thực vật là:
- Ở vùng ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại và hồng ngoại khả năng phản xạ phổ

khác biệt rõ rệt.
- Ở vùng ánh sáng nhìn thấy phần lớn năng lƣợng bị hấp thụ bởi clorophin có

trong lá cây, một phần nhỏ thấu qua lá còn lại bị phản xạ.
10


(Nguồn:Nguyễn Khắ Thời, 2011)

Hình 1.7 Đặc tính hấp thụ của lá cây và của nƣớc

Ở vùng hồng ngoại nhân tố ảnh hƣởng lớn đến khả năng phản xạ phổ của lá là hàm
lƣợng nƣớc, ở vùng này khi độ ẩm trong lá cao, năng lƣợng hấp thụ là cực đại. Ảnh
hƣởng của các cấu trúc tế bào lá ở vùng hồng ngoại đối với khả năng phản xạ phổ
là không lớn bằng hàm lƣợng nƣớc trong lá (Theo Nguyễn Khắc Thời, 2011).
1.3.6 Đặc tính phản xạ phổ của thổ nhưỡng
Theo Nguyễn Khắc Thời (2011), đƣờng đặc trƣng phản xạ phổ của đa số thổ nhƣỡng
không phức tạp nhƣ của thực vật. (hình 1.8) thể hiện khả năng phản xạ phổ của ba loại
đất ở trạng thái khô. Đặc tính chung nhất của chúng là khả năng phản xạ phổ tăng theo
độ dài bƣớc sóng, đặc biệt là ở vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại.

(Nguồn: Nguyễn Khắ Thời, 2011)

Hình 1.8 Đặc tính phản xạ phổ thổ nhƣỡng