Luận văn thạc sĩ ứng dụng công nghệ viễn thám để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp tại xã hòa xuân nam huyện đông hòa tỉnh phú yên

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám trong xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp tại xã Hòa Xuân Nam, Phú Yên.

• Tác giả: Huỳnh Tấn Tám
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Khánh Linh
• Trường học: Đại học Nông Lâm Huế
• Chuyên ngành: Tài nguyên đất & Môi trường nông nghiệp
• Đề tài: Bản đồ sử dụng đất lâm nghiệp tại xã Hòa Xuân Nam, Đông Hòa, Phú Yên
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Huế

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
• 1.2. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU NGHIÊN CỨU
• 1.2.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.2.2. Yêu cầu nghiên cứu
• 1.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
• 1.3.1. Ý nghĩa khoa học
• 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 2.1.1. Hệ thống viễn thám và ảnh viễn thám
• 2.1.1.1. Các khái niệm cơ bản
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về bản đồ sử dụng đất lâm nghiệp

Bản đồ sử dụng đất lâm nghiệp tại xã Hòa Xuân Nam, huyện Đông Hòa, tỉnh Phú Yên là một tài liệu quan trọng trong việc quản lý và quy hoạch tài nguyên rừng. Bản đồ này không chỉ phản ánh hiện trạng sử dụng đất mà còn cung cấp thông tin cần thiết cho các hoạt động điều tra, kiểm kê rừng. Việc xây dựng bản đồ này dựa trên công nghệ viễn thám, cho phép thu thập dữ liệu chính xác và kịp thời. Công nghệ này giúp nâng cao hiệu quả trong công tác quản lý tài nguyên rừng, đồng thời hỗ trợ việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Theo nghiên cứu, việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp đã cho thấy những kết quả khả quan, giúp cải thiện chất lượng thông tin và giảm thiểu thời gian thu thập dữ liệu.

1.1. Tầm quan trọng của bản đồ sử dụng đất lâm nghiệp

Bản đồ sử dụng đất lâm nghiệp đóng vai trò thiết yếu trong việc quản lý tài nguyên rừng. Nó cung cấp cái nhìn tổng quan về tình hình sử dụng đất, giúp các nhà quản lý đưa ra quyết định chính xác hơn trong việc quy hoạch và phát triển rừng. Bản đồ này cũng hỗ trợ trong việc theo dõi sự thay đổi của diện tích rừng theo thời gian, từ đó có thể đánh giá được hiệu quả của các chính sách bảo vệ rừng. Việc sử dụng công nghệ viễn thám để xây dựng bản đồ này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác của dữ liệu, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho công tác quản lý và bảo vệ môi trường.

II. Phương pháp xây dựng bản đồ

Quy trình xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp tại xã Hòa Xuân Nam được thực hiện qua nhiều bước, bao gồm thu thập dữ liệu viễn thám, xử lý ảnh và phân tích dữ liệu. Đầu tiên, ảnh viễn thám được thu thập từ các nguồn khác nhau, đảm bảo độ phân giải cao để có thể phân tích chính xác. Sau đó, các phần mềm chuyên dụng như eCognition được sử dụng để giải đoán ảnh, phân loại các loại đất lâm nghiệp và xác định hiện trạng sử dụng đất. Phương pháp này cho phép phân tích sâu hơn về các đặc điểm của lớp phủ mặt đất, từ đó tạo ra bản đồ chi tiết và chính xác hơn. Kết quả thu được không chỉ phục vụ cho công tác quản lý mà còn hỗ trợ trong việc lập kế hoạch phát triển bền vững cho khu vực.

2.1. Công nghệ viễn thám trong xây dựng bản đồ

Công nghệ viễn thám đã trở thành một công cụ quan trọng trong việc xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp. Việc sử dụng ảnh vệ tinh giúp thu thập dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả. Các kỹ thuật như phân loại pixel và phân loại đối tượng được áp dụng để phân tích ảnh viễn thám. Phân loại đối tượng, đặc biệt, cho phép xác định các đặc điểm của lớp phủ mặt đất một cách chính xác hơn so với phương pháp truyền thống. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng bản đồ mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý tài nguyên rừng một cách hiệu quả.

III. Đánh giá thực trạng sử dụng đất lâm nghiệp

Đánh giá thực trạng sử dụng đất lâm nghiệp tại xã Hòa Xuân Nam cho thấy nhiều vấn đề cần được giải quyết. Diện tích rừng hiện tại không được cập nhật thường xuyên, dẫn đến việc quản lý tài nguyên rừng gặp nhiều khó khăn. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp được xây dựng từ công nghệ viễn thám đã giúp cung cấp thông tin chính xác về diện tích và tình trạng rừng. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều thách thức trong việc duy trì và bảo vệ rừng, đặc biệt là trong bối cảnh biến đổi khí hậu và áp lực từ phát triển kinh tế. Việc áp dụng các chính sách bảo vệ rừng hiệu quả là cần thiết để đảm bảo sự phát triển bền vững cho khu vực.

3.1. Những thách thức trong quản lý đất lâm nghiệp

Quản lý đất lâm nghiệp tại xã Hòa Xuân Nam đang đối mặt với nhiều thách thức. Sự phát triển nhanh chóng của đô thị hóa và khai thác tài nguyên thiên nhiên đã gây áp lực lớn lên diện tích rừng. Bên cạnh đó, việc thiếu thông tin chính xác về hiện trạng rừng cũng làm cho công tác quản lý gặp khó khăn. Các chính sách bảo vệ rừng cần được cập nhật và điều chỉnh để phù hợp với tình hình thực tế. Việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong quản lý tài nguyên rừng có thể giúp cải thiện tình hình, nhưng cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các cơ quan chức năng và cộng đồng địa phương.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Việc xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp đóng vai trò thiết yếu trong công tác điều tra, kiểm kê rừng, phục vụ quy hoạch và phát triển bền vững tài nguyên rừng. Theo ước tính, diện tích đất lâm nghiệp tại xã Hòa Xuân Nam, huyện Đông Hòa, tỉnh Phú Yên có sự biến động đáng kể qua các năm, đòi hỏi cập nhật bản đồ hiện trạng chính xác và kịp thời. Nghiên cứu này được thực hiện trong khoảng thời gian từ tháng 7/2014 đến tháng 6/2015, nhằm ứng dụng công nghệ viễn thám hiện đại để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp với độ chính xác cao, góp phần nâng cao hiệu quả quản lý và quy hoạch tài nguyên rừng tại địa phương.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là thu thập ảnh viễn thám độ phân giải cao (SPOT 5), áp dụng phương pháp phân loại định hướng đối tượng bằng phần mềm eCognition để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp tại xã Hòa Xuân Nam. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào đất lâm nghiệp xã Hòa Xuân Nam, huyện Đông Hòa, tỉnh Phú Yên, với dữ liệu thu thập và xử lý trong năm 2014. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp quy trình kỹ thuật xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp chính xác, hỗ trợ công tác quản lý, bảo vệ và phát triển rừng, đồng thời góp phần nâng cao năng lực ứng dụng công nghệ viễn thám trong lĩnh vực lâm nghiệp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết viễn thám và ảnh viễn thám: Viễn thám là khoa học thu thập và xử lý dữ liệu từ các thiết bị không tiếp xúc trực tiếp với vật thể, sử dụng phổ điện từ để ghi nhận hình ảnh mặt đất. Ảnh viễn thám cung cấp thông tin về đặc trưng phản xạ phổ của các lớp phủ mặt đất, giúp phân biệt các loại rừng và đất lâm nghiệp.

• Mô hình phân loại ảnh viễn thám dựa trên pixel và định hướng đối tượng: Phân loại dựa trên pixel sử dụng đặc trưng phổ của từng điểm ảnh để phân loại, phù hợp với ảnh có độ phân giải thấp đến trung bình. Trong khi đó, phân loại định hướng đối tượng kết hợp đặc trưng phổ, hình dạng, cấu trúc và quan hệ không gian của các đối tượng ảnh, thích hợp với ảnh có độ phân giải cao như SPOT 5.

• Khái niệm bản đồ hiện trạng đất lâm nghiệp: Bản đồ chuyên đề thể hiện vị trí, diện tích và trạng thái rừng, phục vụ công tác quản lý và quy hoạch tài nguyên rừng theo các cấp hành chính với tỷ lệ bản đồ phù hợp (1/5.000 đến 1/10.000 cho cấp xã).

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Ảnh viễn thám SPOT 5 thu nhận ngày 26/03/2013 với độ phân giải không gian 5m (kênh toàn sắc) và 10m (kênh đa phổ), cùng các dữ liệu hỗ trợ như bản đồ địa hình, dữ liệu GPS thực địa.

• Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập mẫu thực địa tại xã Hòa Xuân Nam để xây dựng khóa giải đoán ảnh, đảm bảo mỗi đối tượng rừng có ít nhất 20 mẫu đại diện trên từng cảnh ảnh.

• Phương pháp xử lý và phân tích dữ liệu: Ảnh được nắn chỉnh hình học, tăng cường chất lượng bằng biến đổi histogram và trộn ảnh. Phân loại ảnh sử dụng phần mềm eCognition theo phương pháp phân loại định hướng đối tượng, xây dựng bộ quy tắc phân loại dựa trên đặc trưng phổ, hình dạng, cấu trúc và quan hệ không gian của đối tượng ảnh.

• Phương pháp đánh giá độ chính xác: Sử dụng hệ số Kappa và đánh giá độ chính xác tổng thể, yêu cầu độ chính xác trên 75% so với kết quả điều tra thực địa.

• Timeline nghiên cứu: Từ tháng 7/2014 đến tháng 6/2015, bao gồm các bước thu thập dữ liệu, xử lý ảnh, phân loại, kiểm tra và biên tập bản đồ.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Độ chính xác phân loại cao: Kết quả phân loại sử dụng phương pháp định hướng đối tượng đạt độ chính xác tổng thể trên 80%, hệ số Kappa đạt khoảng 0,84, vượt mức yêu cầu tối thiểu 75%.

2. Phân biệt rõ các trạng thái rừng: Bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp phân loại được các trạng thái rừng giàu, trung bình, nghèo và đất chưa thành rừng với diện tích chi tiết, hỗ trợ công tác quản lý tài nguyên.

3. So sánh phương pháp phân loại: Phương pháp định hướng đối tượng cho kết quả phân loại chính xác hơn phương pháp phân loại dựa trên pixel khoảng 10-15%, đặc biệt trong việc phân biệt các đối tượng có đặc trưng phổ tương tự nhưng khác về hình dạng và cấu trúc.

4. Ứng dụng phần mềm eCognition hiệu quả: Việc sử dụng phần mềm eCognition giúp xây dựng bộ quy tắc phân loại linh hoạt, tận dụng được các đặc trưng hình học và quan hệ không gian, nâng cao chất lượng bản đồ hiện trạng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính giúp nâng cao độ chính xác là do phương pháp phân loại định hướng đối tượng không chỉ dựa vào đặc trưng phổ mà còn khai thác các đặc điểm hình dạng, cấu trúc và quan hệ không gian của các đối tượng ảnh. Điều này phù hợp với ảnh SPOT 5 có độ phân giải không gian cao, cho phép phân mảnh ảnh chính xác và nhận diện các đối tượng rừng phức tạp.

So sánh với các nghiên cứu trước đây sử dụng phương pháp phân loại dựa trên pixel, kết quả nghiên cứu này cho thấy sự cải thiện rõ rệt về độ chính xác và khả năng phân biệt các trạng thái rừng khác nhau. Việc áp dụng phần mềm eCognition cũng giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào kinh nghiệm chủ quan của người giải đoán, đồng thời tăng tính khách quan và khả năng tái lập kết quả.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh độ chính xác giữa hai phương pháp phân loại, bảng thống kê diện tích các trạng thái rừng và bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp tỷ lệ 1:10.000 cho khu vực nghiên cứu.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai áp dụng rộng rãi công nghệ viễn thám và phân loại định hướng đối tượng trong công tác xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp tại các địa phương khác, nhằm nâng cao độ chính xác và hiệu quả quản lý tài nguyên rừng.

2. Đào tạo và nâng cao năng lực cán bộ kỹ thuật về công nghệ viễn thám, phần mềm eCognition và phương pháp phân loại định hướng đối tượng, đảm bảo thực hiện quy trình phân loại chính xác và hiệu quả trong vòng 1-2 năm tới.

3. Cập nhật và duy trì dữ liệu ảnh viễn thám định kỳ hàng năm để theo dõi biến động diện tích và trạng thái rừng, phục vụ công tác quy hoạch và bảo vệ rừng kịp thời, giảm thiểu sai số do dữ liệu cũ.

4. Tăng cường phối hợp giữa các cơ quan quản lý, viện nghiên cứu và địa phương trong việc thu thập mẫu thực địa, kiểm tra và hiệu chỉnh bản đồ hiện trạng, đảm bảo tính chính xác và phù hợp với thực tế.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ quản lý tài nguyên rừng và lâm nghiệp: Nghiên cứu cung cấp quy trình kỹ thuật và công nghệ mới giúp nâng cao hiệu quả quản lý, quy hoạch và bảo vệ rừng.

2. Nhà nghiên cứu và học viên ngành viễn thám, GIS: Luận văn trình bày chi tiết phương pháp phân loại định hướng đối tượng và ứng dụng phần mềm eCognition, là tài liệu tham khảo quý giá cho nghiên cứu và học tập.

3. Cơ quan quản lý địa phương và các tổ chức phát triển nông lâm nghiệp: Hỗ trợ xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất chính xác, phục vụ công tác quy hoạch phát triển bền vững.

4. Các đơn vị đào tạo và giảng dạy chuyên ngành tài nguyên môi trường, lâm nghiệp: Tài liệu tham khảo bổ sung kiến thức thực tiễn về ứng dụng công nghệ viễn thám trong quản lý tài nguyên thiên nhiên.

Câu hỏi thường gặp

1. Phân loại định hướng đối tượng khác gì so với phân loại dựa trên pixel?
   Phân loại định hướng đối tượng không chỉ dựa vào đặc trưng phổ của từng pixel mà còn sử dụng thông tin về hình dạng, cấu trúc và quan hệ không gian của các đối tượng ảnh, giúp phân loại chính xác hơn đặc biệt với ảnh có độ phân giải cao.

2. Tại sao sử dụng ảnh SPOT 5 trong nghiên cứu này?
   Ảnh SPOT 5 có độ phân giải không gian cao (5m toàn sắc, 10m đa phổ), phù hợp để phân tích chi tiết các đối tượng rừng và đất lâm nghiệp, đồng thời hỗ trợ tốt cho phương pháp phân loại định hướng đối tượng.

3. Độ chính xác của bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp được đánh giá như thế nào?
   Độ chính xác được đánh giá qua hệ số Kappa và độ chính xác tổng thể, trong nghiên cứu này đạt trên 80% và hệ số Kappa khoảng 0,84, cho thấy mức độ chấp nhận cao.

4. Phần mềm eCognition có ưu điểm gì trong phân loại ảnh viễn thám?
   eCognition cho phép phân loại dựa trên đối tượng ảnh, sử dụng mạng phân cấp và logic mờ để tích hợp nhiều đặc trưng, giúp phân loại chính xác và linh hoạt hơn so với các phần mềm phân loại dựa trên pixel truyền thống.

5. Làm thế nào để đảm bảo mẫu thực địa đủ đại diện cho phân loại?
   Mẫu thực địa được thu thập theo quy định, mỗi đối tượng rừng trên từng cảnh ảnh có ít nhất 20 mẫu, phân bố đều trên khu vực nghiên cứu, giúp xây dựng khóa giải đoán ảnh chính xác và đại diện.

Kết luận

• Nghiên cứu đã thành công trong việc ứng dụng công nghệ viễn thám và phương pháp phân loại định hướng đối tượng để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp tại xã Hòa Xuân Nam với độ chính xác cao (độ chính xác tổng thể >80%, hệ số Kappa ~0,84).
• Phương pháp phân loại định hướng đối tượng vượt trội hơn so với phương pháp phân loại dựa trên pixel, đặc biệt trong việc phân biệt các trạng thái rừng có đặc trưng phổ tương tự.
• Phần mềm eCognition được chứng minh là công cụ hiệu quả, hỗ trợ xây dựng bộ quy tắc phân loại linh hoạt, tận dụng các đặc trưng hình học và quan hệ không gian.
• Kết quả nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả công tác quản lý, quy hoạch và phát triển tài nguyên rừng tại địa phương, đồng thời làm cơ sở cho việc ứng dụng rộng rãi công nghệ viễn thám trong lĩnh vực lâm nghiệp.
• Đề xuất triển khai đào tạo, cập nhật dữ liệu định kỳ và tăng cường phối hợp các bên liên quan để duy trì và nâng cao chất lượng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp trong tương lai.

Các cơ quan quản lý và nghiên cứu nên áp dụng quy trình và công nghệ được đề xuất để xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất lâm nghiệp tại các khu vực khác, đồng thời tổ chức đào tạo nâng cao năng lực cho cán bộ kỹ thuật.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Hệ thống viễn thám và ảnh viễn thám 1.

Các khái niệm cơ bản a. Khái niệm viễn thám Viễn thám là khoa học thu thập, xử lý, thể hiện hình ảnh và dữ liệu liên quan có được từ các thiết bị trên mặt đất, không trung và không gian bằng cách ghi lại sự tương tác giữa vật chất (mục tiêu) và bức xạ điện từ. Viễn thám sử dụng phổ điện từ để ghi nhận hình ảnh mặt đất, đại dương, và khí quyển. Bức xạ điện từ Bức xạ điện từ là quá trình truyền năng lượng điện từ trên cơ sở các dao động của điện trường và từ trường trong không gian.

Quá trình lan truyền của sóng điện từ qua môi trường vật chất sẽ tạo ra phản xạ, hấp thụ, tán xạ và bức xạ sóng điện từ dưới các hình thức khác nhau tùy thuộc vào bước sóng. Viễn thám thường sử dụng 4 tính chất cơ bản của bức xạ điện từ đó là tần số hay bước sóng, hướng lan truyền, biên độ và mặt phẳng phân cực để thu nhận thông tin từ các đối tượng. Ví dụ, tần số hay bước sóng liên quan đến màu sắc của vật thể trong vùng ánh sáng khả kiến. Tùy thuộc vào bước sóng điện từ, phản xạ hay bức xạ từ các vật thể được thu nhận bởi bộ cảm biến sẽ tạo ra các ảnh viễn thám có màu sắc khác nhau.

Thể hiện màu dữ liệu ảnh vệ tinh giữ vai trò rất quan trọng trong việc giải đoán ảnh bằng mắt, nếu ảnh đa phổ gồm 3 kênh được ghi nhận tương ứng cùng vùng phổ của đỏ, lục và xanh lơ sẽ cho phép tái tạo màu tự nhiên trên màn hình hiển thị ảnh. Ví dụ, lá cây sẽ có màu xanh trên ảnh như sự cảm nhận của con người ngoài thực tế, vì chất diệp lục hấp thụ ánh sáng có bước sóng xanh lơ và đỏ đồng thời phản xạ ánh sáng có bước sóng xanh lục. Ngược lại, nếu thông tin ghi nhận trên vùng phổ không nhìn thấy (sóng hồng ngoại) sự tổ hợp màu với kênh phổ hồng ngoại sẽ không cho màu tự nhiên, trường hợp này được gọi là tổ hợp màu hồng ngoại. Trên tổ hợp màu này, các đối tượng được thể hiện giống như thể hiện trên film hồng ngoại.

Ảnh viễn thám sẽ cung cấp thông tin về các vật thể tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước sóng do bộ cảm biến nhận được trong dải phổ đã xác định. Các đại lượng này của vật thể thường được gọi là đặc trưng phổ. Luan van PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 5 Phản xạ phổ ứng với từng lớp phủ mặt đất cho thấy có sự khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ điện từ và vật thể, điều này cho phép viễn thám có thể xác định hoặc phân tích được đặc điểm của lớp phủ thông qua việc đo lường phản xạ phổ.1 cho thấy phản xạ phổ ứng với một số lớp phủ đặc trưng của mặt đất (trục ngang thể hiện bước sóng, trục đứng thể hiện phần trăm năng lượng điện từ phản xạ), trong đó thực vật có phản xạ rất cao trong vùng gần hồng ngoại, đất cho sự phản xạ khá cao đối với hầu hết các vùng phổ nhưng nước hầu như không phản xạ trong vùng hồng ngoại (hấp thụ hoàn toàn năng lượng sóng hồng ngoại). Phổ phản xạ của thực vật, đất và nước Năng lượng sóng điện từ hấp thụ nhiều hay ít tùy thuộc vào bước sóng và loại vật thể.

Năng lượng của bức xạ điện từ (E) khi tương tác với vật thể một phần sẽ bị hấp thụ (EA), một phần phản xạ (ER) và một phần truyền qua vật thể (ET). Sự tương tác sóng điện từ với vật thể Theo định luật bảo toàn năng lượng thì E = EA + ER + ET. Đặt trưng của bề mặt đất có thể phân biệt bằng cách so sánh năng lượng phản xạ ER của từng vật thể khác nhau ứng với từng bước sóng và phản xạ phổ được xác định bởi ER/E. Luan van PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 6 Năng lượng sóng điện từ do nguồn cung cấp là mặt trời, khi truyền tới mặt đất sẽ bị hấp thụ hoặc tán xạ bởi các phân tử nước và khí có trong lớp khí quyển.

Tùy thuộc vào bước sóng, ảnh hưởng của khí quyển đến phản xạ phổ ứng với từng loại lớp phủ mặt đất cho thấy có sự khác nhau theo vị trí cũng như thời gian trong năm. Do các tính chất của vật thể có thể được xác định thông qua năng lượng bức xạ từ vật thể hay phản xạ của vật thể đối với năng lượng bức xạ do mặt trời cung cấp, nếu năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ được thu nhận bởi bộ cảm biến (sensor) đặt trên vật mang (platform của vệ tinh), ta có thể nhận biết đối tượng hoặc các điều kiện môi trường khí quyển xung quanh trái đất thông qua những đặt trưng riêng về sự phản xạ sóng điện từ [23]. Ảnh viễn thám Ảnh viễn thám (còn gọi là ảnh vệ tinh) là ảnh số thể hiện các vật thể trên bề mặt trái đất được thu nhận bởi các bộ cảm biến đặt trên vệ tinh. Tùy thuộc vào vùng bước sóng được sử dụng để thu nhận, ảnh viễn thám được phân thành ba loại cơ bản: Ảnh quang học: Nguồn năng lượng chính là bức xạ mặt trời; Ảnh nhiệt: Nguồn năng lượng chính là bức xạ nhiệt của vật thể; Ảnh rada: Nguồn năng lượng chính là sóng rada phản xạ từ các vật thể do vệ tinh phát xuống theo những bước sóng đã được xác định.

Vùng phủ mặt đất rộng hay hẹp (diện tích nhất định trên bề mặt trái đất) tương ứng với phần tử ảnh gọi là độ phân giải không gian hay độ phân giải mặt đất của ảnh viễn thám, tùy vào loại vệ tinh và kích thước của pixel đã được xác định trước khi thiết kế bộ cảm biến mà ảnh viễn thám có độ phân giải không gian khác nhau. Ngoài ra, cùng một lớp phủ mặt đất tương ứng với phần tử ảnh sẽ có giá trị độ sáng của pixel khác nhau theo từng loại bước sóng (ảnh chụp đa phổ). Do đó ứng với vùng phủ nhất định, thông tin cơ bản được cung cấp bởi ảnh vệ tinh sẽ khác nhau phụ thuộc vào kích thước của pixel và phạm vi bước sóng được sử dụng bởi từng loại vệ tinh.3 thể hiện các ảnh vệ tinh chụp trên cùng một diện tích nhất định trên bề mặt trái đất nhưng có độ phân giải không gian khác nhau (20m, 10m và 5m) và hình 1.4 thể hiện các ảnh vệ tinh chụp trên các kênh phổ khác nhau. Luan van PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 7 20m pixel 10m pixel 5m pixel Hình 1.

Ảnh vệ tinh với độ phân giải không gian khác nhau Kênh phổ “lục” Kênh phổ “đỏ” Kênh phổ “hồng ngoại” Hình 1. Ảnh SPOT 5 chụp ba kênh green, red và hồng ngoại Để lưu trữ, xử lý và hiển thị ảnh vệ tinh trong máy tính kiểu Raster, tùy thuộc vào số bit dùng để ghi nhận thông tin, mỗi pixel sẽ có một giá trị hữu hạn ứng với từng cấp độ xám (giái trị độ sáng của pixel: BV – Brightness Value). Ví dụ 7 bits cho 128 cấp độ xám (0-127) và 8 bits cho 256 cấp (0-255) 0 tương ứng đen và 255 là trắng.5 thể hiện ảnh số có các phần tử ảnh (pixel) được xác định bởi hàng và cột ghi nhận thông tin theo giá trị từ 0 đến 255. 1 2 3 4 5 1 11 18 27 26 26 BV14 = 26 2 BV24 3 120 130 145 225 252 4 Hình 1.

Ảnh có 20 pixels ghi nhận thông tin theo 8 bits Số bit dùng để ghi nhận thông tin (thang cấp độ xám) được gọi là độ phân giải bức xạ của ảnh vệ tinh, độ phân giải bức xạ thể hiện sự thay đổi nhỏ nhất của cường độ phản xạ sóng từ các vật thể được xác định bởi bộ cảm biến. Luan van PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 8 Ảnh toàn sắc chỉ bao gồm một kênh phổ nên thường được giải đoán như ảnh đen trắng, ảnh đa phổ gồm nhiều kênh phổ. Để hiển thị, từng kênh của ảnh đa phổ được thể hiện lần lượt dưới dạng ảnh gray scale (cấp độ xám) mà mỗi pixel có giá trị hữu hạn ứng với từng cường độ phản xạ năng lượng của vật thể trên mặt đất, hoặc phối hợp ba kênh ảnh thể hiện cùng lúc dưới dạng ảnh tổ hợp màu. Việc giải đoán ảnh tổ hợp màu đòi hỏi phải có kiến thức về đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng trong ảnh [23].

Lịch sử phát triển của công nghệ viễn thám Viễn thám (Remote sensing) được định nghĩa bằng nhiều từ ngữ khác nhau, nhưng nói chung đều thống nhất theo quan điểm chung là khoa học và công nghệ thu thập thông tin của vật thể mà không tiếp xúc trực tiếp với vật thể đó. Định nghĩa sau đây có thể coi là tiêu biểu: “Viễn thám là khoa học và công nghệ mà theo đó các đặc tính đối tượng quan tâm được nhận diện, đo đạc, phân tích các tính chất mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng”. Đối tượng trong định nghĩa này có thể hiểu là một đối tượng cụ thể, một vùng hay một hiện tượng. Trong khoảng ba thập kỷ gần đây khi công nghệ vũ trụ đã cho ra đời các ảnh số thu nhận từ các vệ tinh trên quỹ đạo của trái đất viễn thám đã thực sự phát triển mạnh mẽ.

Nhưng thực ra viễn thám đã có lịch sử lâu đời. Ảnh chụp (film) được sử dụng cho nghiên cứu mặt đất đã xuất hiện từ thế kỷ 19. Năm 1839, Louis Daguere (1789-1881) đưa ra báo cáo về thí nghiệm hoá ảnh của mình khởi đầu cho ngành chụp ảnh. Ảnh chụp về bề mặt trái đất từ khinh khí cầu bắt đầu sử dụng từ năm 1858.

Bức ảnh chụp đầu tiên về Trái đất từ khinh khí cầu chụp vùng Bostom vào năm 1860 bởi James Wallace Black, 1860. Sự phát triển của viễn thám đi liền với sự phát triển của công nghệ vũ trụ phục vụ cho việc nghiên cứu trái đất và vũ trụ. Các ảnh chụp nổi stereo theo phương đứng và xiên cung cấp bởi GEMINI (1965) đã thể hiện ưu thế của công việc nghiên cứu Trái đất bằng các bức ảnh của nó. Tiếp theo, tàu Apolo cho ra sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ kích thước 70mm.