BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
‫ءءءءءءءء‬

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH
GIÁ TÍNH BIẾN ĐỘNG RỪNG NGẬP MẶN Ở HUYỆN
CẦN GIỜ, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH.

SVTH: NGUYỄN THANH THOẠI
Chuyên ngành: Hệ thống thông tin địa lý
Niên khóa: 2013-2017

Tháng 6/2017


ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ TÍNH
BIẾN ĐỘNG RỪNG NGẬP MẶN Ở HUYỆN CẦN GIỜ, THÀNH PHỐ
HỒ CHÍ MINH.

Sinh viên thực hiện
NGUYỄN THANH THOẠI

Tiểu luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng
Kỹ sư nghành Hệ thống thông tin địa lý

Giảng viên hướng dẫn
TS. TRẦN THỐNG NHẤT
Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường


TÓM TẮT
Tiểu luận tốt nghiệp “ Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS đánh giá tính
biến động rừng ngập mặn huyện Cần Giờ, TP.HCM trong giai đoạn 2006 – 2016 ” đã
được thực hiện từ tháng 02/2017 đến 06/2017.
Phương pháp tiếp cận đề tài là sử dụng công nghệ viễn thám kết với công nghệ GIS.
 Nội dụng đề tài cần nghiên cứu là:
-

Nghiên cứu lý thuyết thực phủ, viễn thám, GIS.

-

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

-

Tiến hành phân loại, xử lý sau khi phân loại, tiến hành xây dựng bản đồ thực
phủ qua các năm, bản đồ hiện trạng rừng, bản đồ biến động RNM.

-

Rút ra các kết luận về kết quả đạt được và đánh giá phương pháp thực hiện.

-

Đưa ra kết luận và kiến nghị.

 Sau quá trình thực hiện đề tài sẽ thu được một số kết quả như sau.
-

DANH MỤC VIẾT TẮT ............................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................ vii
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ. ........................................................................................ 1
1.1

Tính cấp thiết đề tài. .......................................................................................... 1

1.2

Mục tiêu đề tài................................................................................................... 2

1.2.1 Mục tiêu chung .............................................................................................. 2
1.2.2 Mục tiêu cụ thể .............................................................................................. 2
1.3

Giới hạn đề tài. .................................................................................................. 2

1.3.1 Về không gian. ............................................................................................... 2
1.3.2 Về thời gian. .................................................................................................. 2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ................................................................ 3
2.1

Khu vực nghiên cứu. ......................................................................................... 3

2.1.1 Vị trí địa lý ..................................................................................................... 3
2.1.2 Địa hình. ........................................................................................................ 5
2.1.3 Khí hậu........................................................................................................... 5
2.1.4 Thổ nhưỡng.................................................................................................... 5
2.2Quy trình phân loại ảnh. ......................................................................................... 6

3.2

Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 20

3.2.1 Khảo sát thực địa ......................................................................................... 23
3.2.2 Hệ thống phân loại theo khu vực nghiên cứu. ............................................. 27
3.2.3 Lựa chọn phương pháp phân loại. ............................................................... 28
3.2.4 Xử lý dữ liệu ảnh. ........................................................................................ 30
3.2.5 Giải đoán ảnh vệ tinh. .................................................................................. 30
3.2.6 Đánh giá độ chính xác và xử lý sau khi phân loại. ...................................... 33
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 36
4.1

Kết quả ............................................................................................................ 36

4.1.1 Kết quả phân loại và xử lý sau khi phân loại............................................... 36
4.1.2 Hiện trạng lớp phủ cần giờ năm 2006 ......................................................... 38
4.1.3 Hiện trạng lớp phủ Cần Giờ 2016 ............................................................... 40
4.1.4 Hiện trạng RNM Cần Giờ qua các năm 2006 và 2016. ............................... 42
4.1.5 Kết quả đánh giá độ chính xác và thống kê biến động ................................ 44
4.1.6 Bản đồ biến động rừng ngập mặn Cần Giờ 2006-2016. .............................. 46
4.2 Thảo luận. ........................................................................................................... 50
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. .............................................................. 52
5.1

Kết luận. .......................................................................................................... 52

5.2

Kiến nghị. ........................................................................................................ 52

Bảng 3.6: Đánh giá sự khác biệt mẫu huấn luyện 2006 ............................................... 32
Bảng 3.7: Đánh giá sự khác biệt mẫu huấn luyện 2016. .............................................. 33
Bảng 4.1: Thống kê diện tích các loại lớp phủ huyện Cần Giờ 2006. ........................ 38
Bảng 4.2: Thống kê diện tích các loại lớp phủ huyện Cần Giờ 2016. ......................... 40
Bảng 4.3:Kết quả đánh giá độ chính xác sau khi phân loại năm 2006. ........................ 44
Bảng 4.4: Kết quả đánh giá độ chính xác sau khi phân loại năm 2016. ....................... 44
Bảng 4.5: Thống kê diện tích biến động lớp phủ huyện Cần Giờ qua các năm 2006 và
2016. ............................................................................................................................. 45
Bảng 4.6: Thống kê diện tích biến động lớp phủ huyện Cần Giờ trong giai đoạn 2006
– 2016. .......................................................................................................................... 48
Bảng 4.7: Thống kê diện tích thay đổi biến động RNM huyện Cần Giờ giai đoạn 2006
– 2016 ........................................................................................................................... 48

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Vị trí địa lý huyện Cần Giờ , TP.HCM. ......................................................... 4
Hình 2.2: Quy trình phân loại ảnh. ................................................................................. 8
Hình 2.3: Mức độ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên. ........................................ 10
Hình 2.4: Vệ tinh landsat 5. .......................................................................................... 12
Hình 2.5: Vệ tinh Landsat 8. ........................................................................................ 13
Hình 3.1: Ảnh tổ hợp màu thật của khu vực nghiên cứu qua các thời kỳ .................... 20
Hình 3.2: Sơ đồ phương pháp nghiên cứu. ................................................................... 22
Hình 3.3: Các điểm khảo sát thực địa. .......................................................................... 24
Hình 3.4: Phương pháp phân loại gần đúng MCL. ...................................................... 29
Hình 4.1: Kết quả phân loại 2006. ................................................................................ 36
Hình 4.2: Kết quả phân loại 2016. ................................................................................ 37
Hình 4.3: Bản đồ thực phủ ở huyện Cần Giờ năm 2006. ............................................. 39
Hình 4.4: Bản đồ thực phủ huyện Cần Giờ năm 2016. ................................................ 41

ra các biện pháp bảo vệ phù hợp hơn.
Dựa vào lợi thế giám sát từ xa của vệ tinh Landsat là vệ tinh tài nguyên của Mỹ
do Cơ quan Hàng không và Vũ trụ (NASA) quản lý. Hiện nay đây là nguồn ảnh miễn
phí có độ phân giải không gian(ĐPGKG) trung bình (15 m). Do đó, việc tận dụng
được nguồn ảnh này nhằm thực hiện các ứng dụng trong giám sát tài nguyên môi
trường là nhu cầu rất cấp thiết. Vì vậy, đề tài tập trung vào khả năng ứng dụng công
nghệ GIS và viễn thám nhằm sử dụng hiệu quả nguồn dữ liệu miễn phí hiện đang góp
phần trong công tác điều tra và giám sát rừng một cách hiệu quả.
Vì những lý do trên nên đề tài “ Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS đánh
giá tính biến động của RNM ở huyện Cần Giờ thành phố Hồ Chí Minh.” mang tính
cấp thiết.

1


1.2

Mục tiêu đề tài
1.2.1 Mục tiêu chung
Xây dựng bản đồ phân tích, đánh giá biến động lớp RNM khu vực huyện Cần

Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 2006 đến 2016 bằng công nghệ viễn thám và
GIS.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
Thành lập bản đồ lớp phủ khu vực huyện Cần giờ, thành phố Hồ Chí Minh năm
2006 và 2016 với tỉ lệ 1:30000.
Thành lập bản đồ hiện trạng RNM khu vực huyện Cần Giờ, thành phố Hồ Chí
Minh năm 2006 và 2016với tỉ lệ 1:30000.
Thành lập bản đồ và đánh giá tính biến động lớp RNM khu vực huyện Cần
Giờ, thành phố Hồ Chí Minh từ giai đoạn 2006 đến 2016 với tỉ lệ 1:30000.

Vàm Cỏ.
Tọa độ nằm ở từ 10022’14’’ đến 10037’39’’ vĩ độ Bắc, từ 106046’12’’ đến
107000’50’’ kinh độ Đông.
Huyện Cần Giờ tiếp giáp với các tỉnh Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu ở phía
Đông, phía Tây tiếp giáp với Tiền Giang, Long An, phía Bắc tiếp giáp với huyện Cái
Bè, thành phố Hồ Chí Minh, phía Nam giáp với Biển Đông. (Lê Cát Thành, 2012)
Có chiều dài từ Bắc xuống Nam là 35km, Đông sang Tây là 30km và có 20km
đường bờ biển chạy dọc theo hướng Tây Nam – Đông Bắc.

3


Hình 2.1: Vị trí địa lý huyện Cần Giờ , TP.HCM.

4


2.1.2 Địa hình.
Vùng của sông ven biển Cần Giờ là một bộ phận nhỏ nằm trong vùng của sông
ven biển sông Đồng Nai. Đây là một vùng đất có địa hình trũng có hệ thống kênh rạch
chằng chịt, chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của chế độ thủy triều biển Đông và nền đất được
hình thành từ các quá trình tương tác sông, biển. Tất cả những yếu tố trên tạo nên
những đặc điểm tự nhiên riêng biệt mang nhiều thuận lợi và khó khăn cho việc quy
hoạch trong phát triển vùng. (Huỳnh Ngọc Cẩn, Vũ Hải Yến, 2014)
2.1.3 Khí hậu
Khí hậu ở huyện Cần Giờ có hai mùa khá là rõ rệt, mùa mưa bắt đầu từ tháng 5
đến tháng 10 kết thúc, mùa khô bắt đầu từ tháng 11 và kết thức vào tháng 4 năm sau.
Nhiệt độ tương đối cao và ổn định, trung bình khoảng 250C đến 290C nhưng
đôi khi nhiệt độ cao tuyệt đối là 38,20C, thấp tuyệt đối là 14,40C
Độ ẩm trung bình từ 73% đến 85%, độ bốc hơi từ 3.5 đến 6mm/ngày, trung

tin được yêu cầu bởi người giải đoán.
Phương pháp phân loại ảnh được thực hiện bằng cách gán tên loại ( loại thông
tin) cho các khoảng cấp độ sáng nhất định ( loại phổ ) thuộc một nhóm đối tượng nào đó
có tính chất tương đối đồng nhất về phổ nhằm phân biệt các nhóm đó với nhau trong
khuôn khổ ảnh. Tùy thuộc vào số loại thông tin yêu cầu, loại phổ trên ảnh được phân
thành các loại tương ứng dựa theo một quy luật quyết định nào đó được xác định trước.

6


 Trình tự phân loại gồm các bước sau.
Bước 1: Xác định số loại thông tin cần phân chia trong khu vực, các loại cần
được định nghĩa rõ ràng về mặt chỉ tiêu, các chỉ tiêu này cần được lựa chọn có tính đến
đặc thù của dữ liệu ảnh vệ tinh ( thời gian thu nhận ảnh, ĐPGKG phổ…).
Bước 2: Tuyển chọn các đặc trưng bao gồm các đặc trưng về phổ của đối tượng
( ảnh đa phổ ) biến động về thời gian ( ảnh đa thời gian ) hoặc cấu trúc cụ thể của đối
tượng nhằm thiết lập tiêu chuẩn cho phép phân biệt giữa các loại quan tâm (xử lý riêng
rẽ hoặc phối hợp với nhau ).
Bước 3: Chọn vùng mẫu trên ảnh bao gồm dữ liệu tương ứng với vùng mẫu
được khảo sát thực địa hoặc từ những dữ liệu cần thiết được lựa chọn dựa trên bước 1
và bước 2: Các số liệu được lấy trên cơ sở vùng mẫu có ý nghĩa quyết định trong việc
thành lập các chỉ tiêu và luật quyết định trong phân loại, từ đó chọn thuật toán thích hợp
của một trong hai phương pháp phân loại: phương pháp có giám định và phương pháp
phi giám định, còn gọi là phân loại giám sát và phi giám sát.
Bước 4: Ước tính thống kê vùng mẫu nhằm xác định các giá trị tương ứng với
loại phổ trong không gian đặc trưng của đối tượng quan tâm, từ đó áp dụng nhiều
phương pháp phân loại khác nhau ứng với vùng mẫu và so sánh kết quả đạt được nhằm
tìm thuật toán tối ưu cho cho kết quả phân loại.
Bước 5: Thực hiện phân loại, các pixel sẽ được phân tuần tự vào các loại tương
ứng đã xác định.

- Bộ phân loại luận lý mở
- Bộ phân loại hệ chuyên
gia
- Bộ phân loại hệ thần
kinh nhân tạo
-

Đánh giá kêt quả

Hình 2.2: Quy trình phân loại ảnh.

8


2.3 Mức độ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên.
Ảnh viễn thám sẽ cung cấp thông tin về các vật thể tương ứng với năng lượng
bức xạ với từng bước sóng do bộ cảm biến nhận được một dãi phổ xác định đặc trưng
này được gọi đặc trung phổ.
Phản xạ phổ ứng với từng lớp phủ mật đất cho thấy sự khác nhau do sự tương tác
giữa các bức xạ điện từ và vật thể, điều này cho phép RS có thể xác định hoặc phân tích
được đặc điểm của lớp phủ thông qua lường phản xạ phổ và các đặc tính mức độ xạ phổ
được thể hiện qua hình 2.4.


Đặc tính mức độ phản xạ phổ của đối tượng thực vật.
Khả năng phản xạ phổ của thực vật thay đổi theo chiều dài bước sóng và cơ chế

chịu trách nhiệm cho từng bộ phận riêng biệt của của quang phổ của thảm thực vật là
sắc tố, cấu trúc tế bào, thành phần nước.


đến khả năng phản xạ phổ của nước. (Nguyễn Đức Thuận, 2012)

Hình 2.3: Mức độ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên.

10


2.4 Giới thiệu vệ tinh Landsat.
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 7 vệ tinh trong
chương trình này. Và hiện nay là Landsat 7 và Landsat 8. Vệ tinh Landsat đầu tiên
được phóng vào ngày 23/7/1972 và ngừng hoạt động vào năm 1978. (Lê Văn Trung,
2015)
Bảng 2.1: Ứng dụng chính của vệ tinh Landsat.
Kênh phổ

Bước sóng

Ứng dụng

(μm)
Xanh lam

0,45-0,52

Ứng dụng nghiên cứu đường bờ, phân
biệt thực vật và đất, lập bản đồ về rừng
và xác định các đối tượng khác.


Được sử dụng để xác định độ ẩm của
thực vật và đất, nghiên cứu đá khoáng,

2,08-2,35

tách tuyết và mây.

11


Hồng

ngoại 10,4-12,5

nhiệt

Được dùng để xác định thời điểm thực
vật bị sốc, độ ẩm của đất và thành lập
bản đồ nhiệt.

Kênh toàn sắc 0,52-0,90

Với độ phân giải thấp và giải phổ liên
tục ảnh của kênh này được sử dụng để
chồng ghép với các kênh ảnh khác, từ
đó vẽ đo chính xác các đối tượng.

Trong nội dụng thực hiện đề tài đã có sử dụng các ảnh vệ tinh Landsat 5 vào
năm 2006 và ảnh vệ tinh Landsat 8 vào năm 2016 để làm tư liệu chính phụ vụ chính


Xanh lam

30

Kênh 2

0,52-0,60

Xanh lục

30

Kênh 3

0,63-0,69

Đỏ

30

Kênh 4

0,76-0,90

Cận hồng ngoại

30

Kênh 5

13

giải


Bảng 2.3: Một số thông số của ảnh vệ tinh Landsat 8. (Lê Văn Trung, 2015)
Kênh

Bước sóng

Loại

(μm)

ĐPGKG
(m)

Kênh 1

0,43-0,45

Coastal aerosol

30

Kênh 2

0,45-0,51

Xanh lam


Hông ngoại ngắn 1

30

Kênh 7

2,11-2,29

Hồng ngoại ngắn 2

30

Kênh 8

0,50-0,68

Toàn sắc

15

Kênh 9

1,36-1,38

Cirrus

30

Kênh 10


Đánh giá biến động RNM là đánh giá được sự thay đổi về rừng ngập mặn qua
các thời điểm dưới sự tác động từ các yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội, sự khai thác, sử
dụng của con người. Mọi vật trên thế giới tự nhiên không bao giờ bất biến mà luôn
luôn biến động không ngừng, động lực của mọi sự biến động đó là quan hệ tương tác
giữa các thành phần của tự nhiên. Như vậy để khai thác tài nguyên rừng ngập mặn của
một khu vực có hiệu quả, bảo vệ nguồn tài nguyên quý giá này và không làm suy
thoái môi trường tự nhiên thì nhất thiết phải nghiên cứu RNM. Sự biến động rừng do
con người sử dụng vào các mục đích kinh tế - xã hội có thể phù hợp hay không phù
hợp với quy luật của tự nhiên, cần phải nghiên cứu để tránh sử dụng rừng có tác động
xấu đến môi trường sinh thái.
Như vậy biến động tình hình sử dụng rừng là xem xét quá trình thay đổi của
diện tích đất thông qua thông tin thu thập đựợc theo thời gian để tìm ra quy luật và
những nguyên nhân thay đổi từ đó có biện pháp sử dụng đúng đắn với nguồn tài
nguyên này. (Nguyễn Tiến Mạnh, 2008)
2.6 Tổng quan về các nghiên cứu liên trong nước và ngoài nước.
2.6.1 Nghiên cứu liên quan trong nước.
Nghiên cứu “Giám sát biến động rừng ngập mặn Cần Giờ sử dụng kỹ thuật
Viễn Thám và Gis” của tác giả Trần Trọng Đức và Phạm Bách Việt đã sử dụng hai
loại ảnh là Landsat ETM+ và ASTER thực hiện nghiên cứu biến động RNM.
Trong đó, tác giả đã thành lập bản đồ khu vực RNM Cần Giờ bằng phương
pháp phân loại gần đúng nhất và sau đó dùng phương pháp chồng lớp dữ liệu để đưa
ra số liệu chính xác về sự biến động rừng ngặp mặn Cần Giờ trong hai giai đoạn 1993
-2003 đã tạo nên được bản đồ biến động với 4 nhóm chủng loại chính đó là “ Biến
động” “ Không thay đổi” “ Diện tích tăng” và “ Diện tích giảm” thông qua bản đồ
biến đông thì đã thấy từ giai đoạn 1993 đến 2003 diện tích rừng ngặp mặn giảm 3000
ha. (Trần Trọng Đức , 2009)

15


16