MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Thông qua cơ cấu cây trồng, ngƣời dân có thể nắm bắt lịch gieo trồng, thu hoạch của từng loại cây trồng, từ đó đƣa ra những quyết định thích hợp về sản xuất nông nghiệp. Trong khi đó, đối với nhà quản lý, cơ cấu cây trồng là thông tin cơ sở, làm tiền đề cho việc xây dựng chƣơng trình khuyến nông, kiểm soát dịch bệnh. Theo niêm giám thống kê 2016,tỉnh Trà Vinh có tổng diện tích là có 235. Trong đó, đất nông nghiệp: 147.916ha, đất lâm nghiệp: 7.674 ha, đất chuyên dùng: 13.841 ha, đất chƣa sử dụng 727 ha.3 nghìn ha,sản lƣợng năm 2015 là 1.
Cây dừa diện tích: 20.029 ha, nguồn nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến nhƣ tơ xơ dừa, mùn dừa, than hoạt tính, than gáo dừa, cơm dừa nạo sấy, phân vi sinh, thảm xơ dừa,. Cây mía có diện tích khoảng 5.883 ha ,năng suất 1.086 tạ/ha tập trung tại các vùng Trà Cú, Tiểu Cần.Cây lạc(đậu phộng) có diện tích 4.672 ha ,có sản lƣợng hàng năm 24.351 tấn, tập trung tại các huyện Cầu Ngang, Duyên Hải.Cây bắp diện tích: 5,51 nghìn ha, sản lƣợng vào năm 2015 là 29.97 nghìn tấn, tập trung tại các huyện Trà Cú, Cầu Ngang. Việc thay đổi lịch thời vụ đã làm phá vỡ quy hoạch, gây khó khăn cho việc quản lý sản xuất nông nghiệp theo hƣớng ổn định, bền vững. Do đó, cần theo dõi sự thay đổi cơ cấu mùa vụ để làm cơ sở đánh giá nhanh tình hình sản xuất, dự báo, quản lý cơ cấu mùa vụ, cây trồng một cách khoa học về điều kiện thực tế của từng địa phƣơng.
Tuy nhiên, để có thông tin cơ cấu mùa vụ, thời vụ xuống giống cần tiến hành khảo sát thực tế tại nhiều điểm, tốn nhiều thời gian, kinh phí và không đáp ứng kịp thời cho việc đánh giá nhanh tình hình sản xuất. 1 Công nghệ viễn thám có khả năng cung cấp thông tin mùa vụ và theo dõi cơ cấu mùa vụ trên diện rộng, tại các thời điểm khác nhau. Một số nghiên cứu điển hình trên thế giới ứng dụng viễn thám trong xác định cơ cấu cây trồng nhƣ Bashir tại Sudan(Bashir et al. Trong nƣớc, có thể kể đến nghiên cứu của Trần Thị Hiền và Võ Quang Minh (2010), ở đồng bằng sông Cửu Long,Vũ Hữu Long và cộng sự (2011) tại đồng bằng sông Hồng.
Xuất phát từ lí do trên đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám thành lập bản đồ cơ cấu cây trồng tỉnh Trà Vinh năm 2015” đã đƣợc thực hiện.2 Mục tiêu nghiên cứu. Mục tiêu chung của đề tài: Thành lập các bản đồ cơ cấu cây trồng nông nghiệp tỉnh Trà Vinh năm 2015 Mục tiêu cụ thể: Thành lập bản đồ phân loại cây trồng nông nghiệp tỉnh Trà Vinh Thành lập bản đồ cơ cấu cây trông tỉnh Trà Vinh So sánh bản đồ cơ cấu cây trồng tỉnh Trà Vinh với các nguồn dữ liệu khác.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là các loại cây trồng nông nghiệp. - Phạm vi nghiên cứu của đề tài là tỉnh Trà Vinh. 2 CHƢƠNG 2 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.
Tổng quan về cơ cấu cây trồng. Cơ cấu cây trồng là thành phần, tỉ lệ các loại và giống cây trồng đƣợc bố trí theo thời gian và không gian ở một cơ cở hoặc một vùng sản xuất nông nghiệp nhằm sử dụng hợp lý nhất các điều kiện tự nhiên, kinh tế- xã hội sẵn có (Minh và Cộng sự, 2006). Theo FAO, Cơ cấu mùa vụ là một công cụ cung cấp thông tin kịp thời về việc xuống giống nhằm thúc đẩy sản xuất cây trồng ở địa phƣơng.Cơ cấu mùa vụ cung cấp thông tin xuống giống và thu hoạch cây trồng thích nghi tại địa phƣơng trong vùng sinh thái nông nghiệp cụ thể.Cơ cấu mùa vụ cung cấp thông tin về tỉ lệ nảy mầm của hạt giống,kỹ thuật nông nghiệp chính. Cơ cấu mùa vụ hỗ trợ nông dân và các nhà khuyến nông đƣa ra quyết định thích hợp về cây trồng và thời kì gieo trồng dựa trên sinh thái nông nghiệp.Cơ cấu cây trồng cũng cung cấp một cơ sở vững chắc để lập kế hoạch khẩn cấp cho việc phục hồi hệ thống canh tác sau thảm họa.
Muốn vậy, cơ cấu cây trồng phải đạt các yêu cầu sau: Tận dụng đƣợc tốt nhất các điều kiện khí hậu và tránh đƣợc tác hại của thiên tai (hạn, lụt, bão, lạnh,…). Tận dụng đƣợc tốt nhất các điều kiện đất đai (địa hình, thổ nhƣỡng, tƣới tiêu,…), tránh đƣợc các tác hại (chua, mặn, phèn,…) và bảo vệ độ phì nhiêu của đất. Tận dụng đƣợc tốt nhất các đặc tính sinh học của cây trồng (năng suất, chất lƣợng, ngắn ngày, thích ứng rộng, khả năng chống chịu,…). Tránh đƣợc các tác hại của sâu bệnh, cỏ dại với việc hạn chế sử dụng các biện pháp hóa học.1 Tổng quan vềviễn thám 2.1 Định nghia về viễn thám Viễn thám đƣợc định nghĩa nhƣ một khoa học nghiên cứu các phƣơng pháp thu nhận, đo ƣờng và phân tích thông tin của đối tƣợng (vật thể) mà không có tiếp xúc trực tiếp với chúng.(Lê Văn Trung, 2015) Theo USGS,Viễn thám là quá trình phát hiện và giám sát các đặc điểm vật lý của một khu vực bằng cách đo phản xạ và phát xạ của chúng từ khoảng cách khu vực mục tiêu đó.
Theo ESRI, Viễn thám là quá trình tu thập và xử lí thông tin về môi trƣờng và bề mặt trái đất từ một khoảng cách bằng cách thu nhận bức xạ đƣợc phát xạ hoặc phản xạ bởi bề mặt trái đất hoặc khí quyển,hoặc bằng các thiết bị cảm biến đƣợc truyền từ thiết bị và phản xạ lại nó.2 Nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám Do tính chất của các vật thể (nhà, đất, cây, nƣớc…) có thể đƣợc xác định thông qua năng lƣợng bức xạ hay phản xa từ vật thể nên viễn thám là một công nghệnhằm xác định và nhận biết đối tƣợng hoặc các điều kiện môi trƣờng thông qua những đặc trƣng riêng về phản xạ và bức xạ.(Lê Văn Trung, 2015) Hình 1 Mô hình nguyên lý hoạt động của viễn thám(Trung, 2015) Nguồn năng lƣợng chính thƣờng sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời. 4 Năng lƣợng điện từ phát ra bởi mặt trời tƣơng tác với các thành phần bầu khí quyển trƣớc khi đến đƣợc mặt đất, năng lƣợng sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạn đƣợc thu nhận bởi sensor đặt trên vật mang. Bộ cảm biến chỉ thu nhận năng lƣợng sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể theo từng bƣớc sóng xác định năng lƣợng sóng điện từ sau khi tới đƣợc bộ cảm biến đƣợc chuyển thành tín hiệu số và truyền về trạm thu mặt đất. Ngoài các yếu tố trên thì trong quá trình thu nhận ảnh viễn thám ta phải quan tâm đến các yếu tố thời tiết, không nên thu nhận ảnh viễn thám trong các yếu tố thời tiết xấu.
Ảnh quang học khi thu nhận thông tin chủ yếu dựa vào năng lƣợng mặt trời nên khi thời tiết xấu thì sẽ không thu nhận đƣợc hoặc thu nhận kém. Ảnh radarkhông hoặc ít chịu ảnh hƣởng của các yếu yếu tố thời tiết. Do sử dụng sóng microwave, cùng với đặc điểm tần số dạo động và tính phân cực nên việc thu nhận ảnh Radar ít chịu ảnh hƣởng bới các yếu tố thời tiết, có thể xuyên qua mây, sƣơng mù, mƣa…(Lê Văn Trung, 2015) 2.3 Đặc điểm của dữ liệu ảnh viễn thám Tất cả hệ thống viễn thám đều thu nhận “tín hiệu” năng lƣợng từ các đối tƣợng trên mặt đất và/ hoặc từ khí quyển. Dữ liệu thu nhận từ những hệ thống viễn thám này có thể ở định dạng ảnh tƣơng tự (ảnh hàng không, dữ liệu video) hay ảnh số (ma trận “giá trị độ sáng” tƣơng ứng với giá trị bức xạ trung bình đo lƣờng trong pixel ảnh).
Để việc thu nhận dữ liệu viễn thám thành công, đòi hỏi cần nắm bắt 4 đặc trƣng độ phân giải cơ bản bao gồm độ phân giải không gian, phổ, bức xạ và thời gian.Jensen, 2005) Độ phân giải không gian: Khoảng cách tối thiểu giữa hai đối tƣợng mà cho phép chúng có thể đƣợc phân biệt với một đối tƣợng khác trên ảnh và là hàm số của độ cao bộ cảm biến, kích thƣớc bộ tách sóng, kích thƣớc tiêu điểm và thiết lập hệ thống (John R. Độ phân giải không gian xác định mức độ chi tiết về mặt không gian có thể quan sát trên bề mặt Trái Đất. Dữ liệu có độ phân giải không gian kém có thể chứa đựng một số lƣợng lớn pixel hỗn hợp nghĩa là có hơn một lớp thực phủ có thể tìm thấy trong một pixel. Trong khi đó, dữ liệu có độ phân giải không gian tốt có thể làm giảm thiểu vấn đề pixel hỗn hợp, chúng có thể tăng sự khác biệt bên trong các lớp thực 5 phủ.
Độ phân giải càng cao đồng nghĩa với nhu cầu lƣu trữ càng lớn, chi phí càng cao và có thể gây khó khăn cho việc lƣu trữ trên một khu vực rộng lớn. Độ phân giải phổ: Mỗi bộ cảm biến quan tâm đến dải phổ điện từ khác nhau. Các thiết bị viễn thám khác nhau thu nhận các kênh phổ khác nhau của phổ điện từ. Độ phân giải phổ của bộ cảm biến là số lƣợng và phạm vi kênh phổ mà nó có thể thu nhận (John R.
Độ phân giải phổ phụ thuộc vào số kênh và độ rộng. Số kênh nhiều, mỗi kênh thể hiện một đối tƣợng, mỗi đối tƣợng có nhiều bƣớc sóng khác nhau do đó kênh nhiều chụp đƣợc nhiều đối tƣợng chi tiết hơn. Độ phân giải thời gian: Khoảng thời gian cần thiết để bộ cảm biến quay trở lại vị trí ảnh xem xét trƣớc đó (Qihao Weng, 2006). Vì vậy, độ phân giải thời gian có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển biến động và theo giỏi môi trƣờng.
Độ phân giải bức xạ: Thể hiện mức độ nhạy của bộ cảm biến với bức xạ điện từ nghĩa là có bao nhiêu sự thay đổi bức xạ trên bộ cảm biến trƣớc khi một sự thay đổi giá trị độ sáng xảy ra (John R. Độ phân giải bức xạ thấp sẽ thu nhận ảnh sử dụng số lƣợng ít cấp độ sáng. Trong khi độ phân giải bức xạ cao sẽ thu nhận ảnh sử dụng nhiều cấp độ sáng. Ví dụ, ảnh Landsat 1 MSS thu nhận năng lƣợng bức xạ trong 6 bits (giá trị thay đổi từ 3 – 63) và sau này tăng lên 7 bits (giá trị thay đổi từ 0 – 127).
Trong khi đó dữ liệu Landsat TM thu nhận ở 8 bits, nghĩa là cấp độ sáng thay đổi từ 0 – 255.