B GIÁO D C VÀ ÀO T O
TR
NGă IăH CăC NăTH
TịMăT TăLU NăỄNăTI NăS
Chuyên ngành Môiătr ngă tăvƠăN
Mã ngành: 62440303

HU NHăTH ăTHUăH

c

NG

S ăD NGă NHăVI NăTHỄMăMODISăTHEO DÕI
NHăH
NGăC AăKHỌăH NăVÀăNG PăL
Nă
C ăC UăMỐAăV ăLÚA D
I TỄCă
NG C Aă
BI Nă IăKHệăH U ă NGăB NG
SỌNGăC UăLONG

C n Th , 2017


CỌNGăTRỊNHă
TR
NGă

CăHOÀNăTHÀNHăT I

Th vi n Qu c gia Vi t Nam.


DANHăM CăCỄCăCỌNGăTRỊNHă ÃăCỌNGăB
1. Hu nhăTh ăThuăH ng, Tr ng Chí Quang, Tr n Thanh Dân.
2012. ng d ng nh MODIS theo dõi s thay đ i nhi t đ b m t
đ t và tình hình khô h n vùng
ng b ng sông C u Long. T p chí
Khoa h c Tr ng
i h c C n Th s 24a/2012. Trang 49-59.
ISSN 1859-2333
/>2. Hu nh Th Thuă H ng, Võ Quang Minh, H V n Chi n.
2013. Theo dõi ti n đ xu ng gi ng và c c u mùa v ph c v
c nh báo s m d ch h i lúa
BSCL trên c s nh vi n thám. H i
th o ng d ng GIS toàn qu c 2013. NXB i h c Nông Nghi p.
Trang 128-139. ISBN 978-604-924-039-3.
/>3. Hu nh Th ThuăH ng, Võ Quang Minh, Lê Anh Tu n. 2016.
ng d ng nh vi n thám MODIS trong phân vùng canh tác lúa có
nh h ng c a đi u ki n khô h n và ng p l khu v c
ng b ng
sông C u Long. T p chí Khoa h c Tr ng
i h c C n Th s
45a/2016. Trang 52-65. ISSN 1859-2333
/>
1


Ch ngă1
GI IăTHI U

luôn có s n và có th đ c s d ng đ phát hi n s kh i đ u c a
khô h n và ng p l , c v th i gian và c ng đ . B c m MODIS
(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometers) đ t trên v tinh
TERRA và AQUA cung c p hàng ngày t li u v i nhi u kênh ph
đ c ng d ng r t r ng rãi, có th cung c p thông tin v b m t trái
đ t, có chu k th i gian ng n h n và ph n ph m t đ t l n h n.
2


c bi t là m c đ chi ti t c a k t qu t nh vi n thám đ c th
hi n trên toàn vùng, hi u qu h n so v i ch s đo t i đi m quan
tr c, do đó vi n thám có th đ c xem là ph ng pháp ti p c n u
vi t h tr cho ph ng pháp đo đ c truy n th ng t các tr m quan
tr c khí t ng hi n nay.
1.2.ăM cătiêuănghiênăc u
(1) ánh giá nh h ng c a khô h n và ng p l đ n bi n đ ng c
c u mùa v lúa
BSCL d i tác đ ng c a B KH.
(2) ánh giá kh n ng ng d ng c a d li u nh vi n thám
MODIS trong theo dõi c c u mùa v lúa, khô h n và l l t
BSCL.
(3) nh h ng nghiên c u mô hình s n xu t lúa phù h p phân
vùng sinh thái và gi i pháp giám sát góp ph n gi m thi u thi t h i
cho s n xu t lúa do tác đ ng c a khô h n và ng p l
BSCL.
1.3. iăt ngăvƠăph măvi nghiênăc u
i t ng nghiên c u: di n bi n c a khô h n và l l t theo th i
gian d i tác đ ng c a B KH trên vùng đ t canh tác lúa khu
v c BSCL
- Ph m vi nghiên c u: Vùng s n xu t lúa khu v c BSCL t

- Vi c ng d ng d li u nh vi n thám MODIS có kh n ng h
tr công tác qu n lý và theo dõi nh m gi m thi u nh ng tác
đ ng c a B KH đ n s n xu t lúa
BSCL đ c hay không?
- Nh ng mô hình s n xu t nào phù h p và nh ng gi i pháp giám
sát các bi n đ ng do thiên tai hi u qu
đi u ki n c th
BSCL là gì?
1.7.ă i măm iăc aălu năán
+
ã có cách ti p c n khoa h c trong vi c áp d ng tích h p các
thu t toán tính toán các ch s NDVI, TVDI và LSWI đ giám
sát và tìm ra các bi n đ ng v c c u mùa v , khô h n và ng p
l c th cho vùng BSCL. Trong khi các công trình nghiên
c u khác ch phân tích t ng v n đ riêng l , lu n án đã k t h p
phân tích cùng lúc 03 v n đ v bi n đ ng c c u mùa v lúa,
khô h n và ng p l nh m tìm ra s tác đ ng qua l i c a chúng
trên cùng m t khu v c nghiên c u
BSCL.
+
ã ng d ng phân tích chu i d li u MODIS v i th i gian 12
n m (t 2000 đ n 2011) trong giám sát bi n đ ng c c u mùa
v , khô h n và ng p l trong đi u ki n c th
BSCL.
tài
đã ng d ng phân tích chu i d li u đa th i gian nh m tìm ra
đ c qui lu t bi n đ ng c a các đ i t ng quan sát trong t ng
n m và qua các n m khu v c nghiên c u. K t qu đã cho
th y s bi n đ ng và tác đ ng rõ r t v c c u mùa v lúa, khô
h n và ng p l

i v i h
th ng lúa 3 v , n u khu v c có đi u ki n th y l i thu n l i có th
đ c tr ng xen vào nh ng cây tr ng ph .
i v i 2 v lúa n c
t n d ng n c m a th ng phân b d c các khu v c ven bi n là
n i có l ng m a và đi u ki n th y l i là tr ng i chính cho vi c
tr ng lúa ng n ngày (Son, 2011).
2.2ă NH NGă TỄCă
NGă C Aă BI Nă
Iă KHệă H Uă
Nă
THAYă IăC ăC UăMỐAăV ă BSCL
Vi t Nam n m trong nhóm 5 qu c gia ch u nh h ng cao nh t do
bi n đ i khí h u (Dasgupta et al., 2007). R i ro
BSCL bao g m
c h n hán và l l t, s gia t ng v i các tr n m a có c ng đ cao
và các ngày h n kéo dài (Peter và Greet, 2008). Hanh và Furukawa
(2007) d a vào nh ng ghi nh n tr m đo thu tri u Vi t Nam đã
có nh ng k t lu n trung bình m i n m m c n c bi n Vi t Nam
đã t ng trong kho ng 1,75 – 2,56 mm/n m. D báo đ n n m 2060,
bi n đ i khí h u toàn c u s làm môi tr ng t nhiên, kinh t - xã
h i BSCL thay đ i l n. N c bi n s dâng cao trên d i 1m,
làm ng p l t ph n l n BSCL v n đã b ng p l t hàng n m, d n
đ n m t nhi u đ t nông nghi p. S có t 15.000 – 20.000 km2 đ t
th p ven bi n b ng p hoàn toàn. L u l ng n c sông Mê Kông
gi m t 2 – 24% trong mùa khô, t ng t 7- 15% vào mùa l . H n
hán s xu t hi n nhi u h n, n c l s cao h n và th i gian ng p l
c ng kéo dài h n hi n nay. Vi c tiêu thoát n c mùa m a l c ng
5


tr ng lúa. Nghiên c u phát tri n thu t toán xây d ng b n đ lúa
g o s d ng chu i nh th i gian c a ba ch s th c v t (LSWI,
EVI, và NDVI) đ c phân tích t d li u nh MODIS đ xác đ nh
các giai đo n sinh tr ng c a lúa. Các ch s đ c tính theo công
th c bên d i (Xiao et al., 2005). K t qu nghiên c u c a Xiao et
al. (2005) cho th y nh MODIS có kh n ng theo dõi các giai đo n
sinh tr ng c a cây lúa thông qua s bi n thiên có tính chu k c a
giá tr ch s th c v t NDVI.

6


NDVI 

 nir   red
 nir   red

LWSI 

nir   swir
nir   swir

EVI  2,5 
Trong đó:

2.3.2

nir

nir  red

2.3.3 ngăd ngăk ăthu t vi năthámătheoădõiăl ăl t

Hình 2.2 Thu t toán x lý nh vi n thám thành l p b n đ ng p l theo
Sakamoto et al. (2007).

Sakamoto et al. (2007) đã tìm ra m t cách ti p c n m i đ đánh giá
di n bi n v m t không gian và th i gian c a l l t. Thu t toán
WFFI phân lo i b m t n c thành hai lo i, h n h p và l l t d a
trên s xác đ nh các ch s EVI, LSWI và DVEL. i m nh đ c
phân lo i nh l l t khi th a m t trong hai đi u ki n: Smoothed
DVEL ≤ 0,05 và smoothed EVI ≤ 0,1 ho c Smoothed LSWI ≤ 0 và
smoothed EVI ≤ 0,05 (Hình 2.2). B n đ k t qu đ c xây d ng
giúp xác đ nh khá chính xác ngày b t đ u, ngày k t thúc, và th i
8


gian l l t hàng n m c a khu v c nghiên c u.
ng th i k t qu
này c ng đ c ki m ch ng v i k t qu gi i đoán t
nh
2
LANDSAT, RADARSAT cho th y h s xác đ nh R dao đ ng
t ng ng t 0,77 – 0,97 và 0,89 – 0,92 (Sakamoto et al., 2007).
Tómăt tăcác v năđ ăchínhăchoălu năánănh ăsau:
- V ă đ iă t ngă nghiênă c uă liênă quană đ nă bi nă đ iă khíă h uă ă
BSCL: Tuy v n đ khô h n g n li n v i xâm nh p m n khu
v c nh ng v i cách ti p c n giám sát đ i t ng trên n n d li u
nh vi n thám thì kh n ng phát hi n vùng b xâm nh p m n trên
nh khó kh thi do tác gi v n ch a đ các c s lý lu n c ng nh
b d li u phù h p đ tìm ra đ c các ch th nh m ch ra vùng

b n nh sau:
- V HT: t tháng 4 đ n tháng 8 d ng l ch
- V T : t tháng 8-9 đ n tháng 11-12 d ng l ch
- V X: t tháng 11-12 đ n tháng 3-4 d ng l ch
- V XH: t tháng 3 đ n tháng 7 d ng l ch s là HT s m.
Ngoài ra, tùy theo th i đi m xu ng gi ng c th
t ng đ a
ph ng, các v lúa còn đ c chia ra thành chính v , v s m hay
v mu n.
Riêng đ i v i h th ng canh tác Lúa-Màu, v i nh ng vùng có di n
tích chuyên canh l n, h th ng Lúa-Màu s đ c phân tách nh b
d li u b tr t các b n đ hi n tr ng m i nh t đ a ph ng cùng
v i công tác th c đ a.
Các ki u s d ng đ t không ph i lúa s đ c b qua trong quá
trình phân tích b ng cách x lý che nh (m t n ) nh m t p trung
quan sát vào các vùng canh tác lúa.
- V ăph ngăphápă căl ngăđ ă măc aăb ăm tăđ t: V i cách lý
gi i nguyên lý c a không gian LST-NDVI c a Sandholt (Sandholt
et al., 2002) và Han (Han et al., 2010) cho th y ph ng pháp
TVDI là khái ni m và tính toán đ n gi n. Các d li u b tr cho
công tác c l ng đ m b m t đ t khi áp d ng cho d li u nh
MODIS LST có th là d li u đo m l p đ t b m t t i cùng đ a
đi m và th i gian ch p (10g30 t i đ a ph ng) ho c thu th p d
li u nhi t đ quan tr c trong không khí t i các tr m đo các đ a
ph ng thu c vùng nghiên c u. Công tác đánh giá đ tin c y cho
k t qu
c l ng đ m b m t b ng ch s TVDI có th th c
hi n thông qua vi c ch n l a so sánh v i các ch s d báo khô h n
khác (nh ch s chu n hóa giáng th y SPI, ch s khô h n Palmer,
WDI,…) hay d li u kh o sát th c đ a.


Áp d ng có ch n l c s n ph m khoa h c và công ngh hi n có trên
th gi i/trong n c.
3.2 Ph

ngăphápăth căđ aăvƠăđi uătraănôngăh :

Thu th p thông tin v c c u mùa v , khô h n và ng p l , nh ng
thi t h i và các bi n pháp gi m nh thi t h i do khô h n hay l l t
đã đ c áp d ng đ a ph ng.
3.3 Ph

ngăphápăvi năthám:

S d ng nh vi n thám MODIS nh m phân tích hi n tr ng c c u
mùa v lúa d a trên ch s NDVI đa th i gian; phân tích vùng có
kh n ng khô h n th c v t d a trên chu i ch s khô h n (TVDI)
đ c phân tích t l p nh nhi t đ b m t (LST) và ch s khác
bi t th c v t chu n (NDVI); phân tích ch s n c EVI, LSWI và
DVEL đ phân vùng có kh n ng ng p l .
3.4 Ph

ngăphápăh ăth ngăthôngătinăđ aălỦă(GIS):

Phân tích không gian nh h
đ n s n xu t lúa.
3.5 Ph

ng c a vùng có khô h n và ng p l


không khí. K t qu so sánh s bi n đ ng nhi t đ b m t và nhi t
đ đo trong không khí t tr m quan tr c khí t ng t nh Sóc
Tr ng t n m 2004 đ n 2007 cho th y có s t ng quan cao (Hình
4.1). Nhi t đ b m t c c ti u, c c đ i và trung bình n m các
n m t ng gi m b t th ng không theo qui lu t. Tuy nhiên, qua k t
qu tính toán trong kho ng th i gian 12 n m cho th y nhi t đ c c
đ i có xu h ng t ng trong khi nhi t đ trung bình và nhi t đ c c
ti u có xu h ng gi m (Hình 4.3).
Xu h ng gia t ng di n tích vùng xu t hi n khô h n các mùa khô
t n m 2000 đ n 2011 khu v c BSCL cho th y có s t ng
quan v i xu h ng gia t ng nhi t đ l p ph b m t đ t hay nói
khác đi s gia t ng nhi t đ theo th i gian d i tác đ ng c a
B KH c ng d n đ n s gia t ng v di n tích khô h n vùng
nghiên c u (Hình 4.4).
K t qu kh o sát 100 đi m th c đ a vùng đ c xác đ nh có kh
n ng ch u nh h ng c a khô h n các t nh B c Liêu, Sóc Tr ng,
Trà Vinh, B n Tre và An Giang cho th y c c u canh tác b nh
h ng khô h n vùng đ t nhi m m n ven bi n ch y u là Lúa 2
v n c tr i và Lúa 1 v (Lúa-Tôm). Trên vùng đ t không nhi m
m n, c c u có kh n ng b nh h ng b i khô h n ch y u là Lúa
1v
vùng núi thu c t nh An Giang. Các vùng canh tác Lúa 2 hay
3v
An Giang ít ch u nh h ng c a khô h n (Hình 4.5).

13


Hình 4.1 T ng quan gi a nhi t đ
trung bình tháng b m t đ t t nh

BSCL có xu
h ng thay đ i v v trí ng p so v i tr c đây (Hình 4.7). M c dù
m c n c trên sông chính t i các t nh th ng ngu n cao nh ng
di n tích ng p l i gi m so v i nh ng n m có cùng quy mô l (Hình
4.8) cho th y các công trình th y l i đã có tác đ ng đáng k đ n tình
tr ng l l t
BSCL.

Hình 4.6 Bi n đ ng di n tích ng p Hình 4.7 Bi n đ ng vùng ng p l
l /n m
BSCL t 2000-2011 tính
BSCL t n m 2000-2011 gi i
toán t nh MODIS
đoán t nh MODIS

Hình 4.8 Bi n đ ng di n tích ng p l tính toán t nh MODIS t ng ng
v i m c n c đo trên sông m t s t nh BSCL t n m 2000 đ n 2011

Th i gian ng p l liên t c có s thay đ i gi a các n m. Nh ng
n m v i quy mô l l n (n m 2000 và 2011) luôn có th i gian ng p
l dài h n so v i các n m quy mô l trung bình và nh (n m 2005
và 2010).
c bi t, th i gian ng p l d c theo sông chính và các
t nh đ u ngu n c a BSCL (t nh An Giang,
ng Tháp và Long
An) luôn k t thúc tr h n so v i các n i khác (Hình 4.9). Nhìn
chung, di n tích ng p l
BSCL gi m qua các n m. Trong vòng
12 n m tính t 2000 đ n 2011, di n tích ng p l
BSCL đã gi m

m đó là t nh An Giang, Kiên Giang, C n Th ,
ng Tháp, Sóc
Tr ng, B n Tre, B c Liêu và Cà Mau. Trong đó, nh ng t nh
chuy n đ i nhi u nh t t Lúa 2 v sang Lúa 3 v là An Giang,
Kiên Giang, C n Th , ng Tháp và Sóc Tr ng. Các t nh B n Tre,
Cà Mau, Kiên Giang và B c Liêu là nh ng đ a ph ng có di n tích
Lúa-Tôm t ng rõ r t giai đo n 2000-2011.

Hình 4.11 Phân b vùng có s chuy n đ i c c u canh tác lúa
giai đo n 2000-2011.

17

BSCL


B ngă4.5ăCác ki u chuy n đ i c c u canh tác lúa
BSCL giai đo n
n m 2000-2011 phân tích đ c t nh vi n thám MODIS.
Stt
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Lúa 3 v
5.420
Lúa 2 v
Lúa Tôm
77.825 18 Lúa 3 v
Lúa Màu
4.626
SD khác Lúa Tôm
73.370 19 Lúa Màu Lúa 2 v
4.240
Lúa 3 v
SD khác
56.793 20 Lúa Tôm SD khác
3.875
Lúa 3 v
Lúa 2 v
47.617 21 Lúa 1 v
Lúa Màu
2.560
Lúa 2 v
SD khác
43.248 22 Lúa 3 v
Lúa Tôm
1.148
SD khác Lúa 3 v
33.159 23 Lúa 2 v
Lúa 1 v
172
SD khác Lúa 1 v
28.646 24 Lúa Màu Lúa 1 v

ng quan gi a ch s TVDI và l ng m a t nh Sóc Tr ng,
Trà Vinh và B n Tre mùa khô 2010-2011.

Hình 4.14 S bi n thiên WDI và TVDI theo th i gian (11/2010-4/2011)
các t nh Sóc Tr ng, B n Tre và Trà Vinh.

+ D li u nh MODIS ph n ánh khá t t tình tr ng bi n đ ng l l t
giai đo n 2000-2011, t ng quan gi a di n tích ng p và m c n c
th c đo v i R2 đ t t 0,79 – 0,90 (Hình 4.15).

Hình 4.15 T

ng quan gi a di n tích ng p t nh An Giang và m c n
th c đo t i tr m Châu c mùa l n m 2011.

19

c


4.3ă ăXU TăNH MăGI MăTHI UăTHI TăH IăCHOăS Nă
XU TăLÚAăDOăKHỌăH NăVÀăNG PăL ă ă BSCLă
4.3.1ă ăxu tămôăhìnhăcanhătácălúaăphùăh păv iăđi uăki năt ă
nhiên theo vùng sinh thái
có c s đ xu t các mô hình canh tác phù h p trên các vùng có
đi u ki n t nhiên khác nhau, đ tài xây d ng b n đ phân vùng
sinh thái s n xu t lúa n m 2011 d a trên 03 b n đ đ n tính: 1)
b n đ hi n tr ng c c u canh tác lúa n m 2011; 2) b n đ phân b
các vùng có t n xu t x y ra khô h n cao; và 3) b n đ phân vùng
ng p l n m 2011. B n đ k t qu phân vùng sinh thái canh tác lúa

Lúa 3 v
Lúa 3 v

PHÂN VÙNG SINH THÁI
Ng păl
Không ng p l
Không ng p l (ng p m n)
Không ng p l
Ng p s m và dài h n
Ng p tr và ng n h n
Không ng p l
Không ng p l
Không ng p l
Ng p tr và ng n h n

Khôăh n
Có khô h n
Không khô h
Không khô h
Không khô h
Không khô h
Có khô h n
Không khô h
Có khô h n
Không khô h

n
n
n
n

t ng c ng đ thiên tai và m c đ thi t h i. C n có nh ng bi n
pháp đ i phó nh m thích ng v i B HK nh :
- B trí c c u mùa v , l ch canh tác h p lý t ng vùng sinh thái
nh m tránh đ c l và né h n hàng n m.
- Nghiên c u gi ng cây tr ng có tính ch ng ch u t t nh ch u m n,
h n canh tác trên các vùng ven bi n hay ch u ng p các t nh đ u
ngu n.
- Nghiên c u chuy n đ i mô hình canh tác v a phù h p v i đi u
ki n t nhiên v a hi u qu kinh t và b n v ng môi tr ng nh mô
hình Lúa-Màu, Lúa-Th y s n.
- Nâng cao hi u qu công tác d báo l , h n và m n đ ng th i
thông báo k p th i đ n ng i dân.

21


4.3.2ă ăxu tătheoăh ngăgi iăphápăchoănhuăc uăthôngătinăv ăh ă
th ngă canhă tácă lúa,ă thôngă tină v ă vùngă khôă h nă vƠă ng pă l ă ă
BSCL
Nâng cao hi u qu công tác d báo l , h n, m n và thông báo k p
th i đ n ng i dân v i các gi i pháp theo h ng ti p c n m i đó là
áp d ng tích h p các thu t toán tính toán các ch s NDVI, TVDI
và LSWI đ giám sát và tìm ra các bi n đ ng v c c u mùa v
liên quan đ n khô h n và ng p l nh m có bi n pháp gi m thi u
thi t h i cho s n xu t lúa
BSCL.

Hình 4.17: L u đ c s d li u và qui trình nh p, x lý và truy xu t k t
qu xây d ng các b n đ phân vùng sinh thái canh tác lúa
BSCL.

c c u mùa v lúa, khô h n và l l t
BSCL
B n đ c c u mùa v lúa gi i đoán t nh MODIS 250m đ t m c
đ chi ti t c p vùng, phân lo i đ c các c c u canh tác lúa v i đ
tin c y cao (Kappa = 0,88). Các d li u tính toán v di n tích canh
tác t ng mùa v lúa trong n m t vi c gi i đoán nh MODIS có đ
chênh l ch th p so v i d li u th ng kê (t 4,4% đ n 7,1%). Chu i
nhi t đ b m t tính toán t nh MODIS khu v c BSCL phù h p
v i xu th bi n thiên nhi t đ không khí đo đ c t i các tr m
(R2=0,9). Ch s khô h n TVDI tính toán có t ng quan cao ch s
d báo khô h n khác nh ch s WDI. Nh ng vùng có ch s khô
h n TVDI cao trên b n đ gi i đoán c ng phù h p v i k t qu
kh o sát hi n tr ng canh tác th c t t i cùng th i đi m. D li u nh
MODIS đã ph n ánh khá t t tình tr ng bi n đ ng l l t giai đo n
2000-2011, t ng quan gi a di n tích ng p và m c n c th c đo v i
R2 đ t t 0,79 – 0,90.
M c tiêu 3: đ xu t mô hình s n xu t phù h p v i t ng đi u
ki n c th và gi i pháp giám sát nh m gi m thi u thi t h i cho
s n xu t lúa do tác đ ng c a khô h n và ng p l
BSCL.
23