Luận văn thạc sĩ hus ứng dụng công nghệ viễn thám tính toán độ ẩm đất khu vực bắc tây nguyên và tây nghệ an

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích hus ứng dụng công nghệ viễn thám tính toán độ ẩm đất khu vực bắc tây nguyên và tây nghệ an, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Ngô Thị Dinh
• Người hướng dẫn: GS. Mai Trọng Nhuận
• Trường học: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
• Chuyên ngành: Địa Chất Môi Trường
• Đề tài: Ứng Dụng Công Nghệ Viễn Thám Tính Toán Độ Ẩm Đất Khu Vực Bắc Tây Nguyên Và Tây Nghệ An
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU
• 1.1.1. Đặc điểm tự nhiên
• 1.1.1.1. Vị trí địa lý
• 1.1.2. Khu vực Bắc Tây Nguyên
• 1.1.3. Khu vực Tây Nghệ An – Nậm Cắn
• 1.1.4. Địa hình, địa mạo
• 1.1.4.1. Khu vực Bắc Tây Nguyên
• 1.1.4.2. Khu vực Tây Nghệ An – Nậm Cắn
• 1.1.5. Địa chất
• 1.1.5.1. Khu vực Bắc Tây Nguyên
• 1.2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. THU THẬP, TỔNG HỢP TÀI LIỆU VÀ DỮ LIỆU ẢNH SỬ DỤNG TRONG NGHIÊN CỨU
• 2.1.1. Tổng hợp tài liệu
• 2.1.2. Dữ liệu ảnh vệ tinh
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC ĐỊA VÀ THU THẬP MẪU
• 2.3. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ẢNH
• 2.4. PHƯƠNG PHÁP TÍNH ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
• 2.5. PHƯƠNG PHÁP ĐO PHỔ TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM
• 2.6. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỐNG KÊ
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ GIÁM SÁT ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT TẠI BẮC TÂY NGUYÊN SỬ DỤNG ẢNH LANDSAT 8
• 3.1. MỐI QUAN HỆ CỦA ĐẤT VÀ DỮ LIỆU ẢNH VỆ TINH LANDSAT 8
• 3.1.1. Đặc trƣng của các mẫu đất khu vực Bắc Tây Nguyên
• 3.1.2. Phổ phản xạ của đất khu vực Bắc Tây Nguyên
• 3.2. MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘ ẨM ĐẤT VÀ PHỔ PHẢN XẠ
• 3.3. GIÁM SÁT BIẾN ĐỘNG CỦA ĐỘ ẨM ĐẤT Ở BẮC TÂY NGUYÊN
• 3.3.1. Biến động độ ẩm của đất khu vực Bắc Tây Nguyên
• 3.3.2. Áp dụng độ ẩm đất vào giám sát hạn hán khu vực Bắc Tây Nguyên
• 4. CHƯƠNG 4: THỬ NGHIỆM TÍNH TOÁN ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT TẠI TÂY NGHỆ AN SỬ DỤNG ẢNH LANDSAT 8
• 4.1. GIÁM SÁT ĐỘ ẨM ĐẤT Ở TÂY NGHỆ AN
• 4.1.1. Kiểm chứng mối quan hệ của đất và phổ phản xạ
• 4.1.2. Mối quan hệ giữa phổ phản xạ của đất với kênh ảnh Landsat 8
• DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về ứng dụng công nghệ viễn thám trong tính toán độ ẩm đất

Công nghệ viễn thám đã trở thành một công cụ quan trọng trong việc giám sát và tính toán độ ẩm đất, đặc biệt là ở các khu vực như Bắc Tây Nguyên và Tây Nghệ An. Độ ẩm đất là yếu tố quyết định đến sự phát triển của thực vật và quản lý tài nguyên nước. Việc sử dụng công nghệ viễn thám giúp thu thập dữ liệu nhanh chóng và chính xác, từ đó hỗ trợ trong việc dự báo và quản lý tài nguyên đất.

1.1. Định nghĩa và vai trò của độ ẩm đất trong nông nghiệp

Độ ẩm đất là một thông số quan trọng trong nông nghiệp, ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng. Việc theo dõi độ ẩm đất giúp nông dân điều chỉnh lượng nước tưới, từ đó nâng cao năng suất cây trồng và giảm thiểu rủi ro do thiên tai.

1.2. Lịch sử phát triển công nghệ viễn thám tại Việt Nam

Công nghệ viễn thám đã được áp dụng tại Việt Nam từ những năm 1990. Các nghiên cứu ban đầu chủ yếu tập trung vào việc giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Gần đây, công nghệ này đã được mở rộng để bao gồm tính toán độ ẩm đất, đặc biệt là ở các khu vực dễ bị ảnh hưởng bởi hạn hán.

II. Thách thức trong việc tính toán độ ẩm đất khu vực Bắc Tây Nguyên và Tây Nghệ An

Khu vực Bắc Tây Nguyên và Tây Nghệ An đang phải đối mặt với nhiều thách thức trong việc quản lý độ ẩm đất. Những yếu tố như biến đổi khí hậu, sự thay đổi trong sử dụng đất và tình trạng hạn hán ngày càng gia tăng đã làm cho việc theo dõi độ ẩm đất trở nên khó khăn hơn.

2.1. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến độ ẩm đất

Biến đổi khí hậu đã dẫn đến sự thay đổi trong lượng mưa và nhiệt độ, ảnh hưởng trực tiếp đến độ ẩm đất. Các nghiên cứu cho thấy rằng sự gia tăng nhiệt độ có thể làm giảm độ ẩm đất, đặc biệt trong mùa khô.

2.2. Tình trạng hạn hán và tác động đến sản xuất nông nghiệp

Hạn hán là một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất mà khu vực Bắc Tây Nguyên và Tây Nghệ An phải đối mặt. Tình trạng này không chỉ ảnh hưởng đến độ ẩm đất mà còn làm giảm năng suất cây trồng, gây thiệt hại lớn cho nông dân.

III. Phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám trong tính toán độ ẩm đất

Việc áp dụng công nghệ viễn thám trong tính toán độ ẩm đất bao gồm nhiều phương pháp khác nhau, từ việc sử dụng ảnh vệ tinh đến các mô hình tính toán phức tạp. Các phương pháp này giúp cung cấp dữ liệu chính xác và kịp thời cho việc quản lý tài nguyên đất.

3.1. Sử dụng ảnh vệ tinh Landsat 8 trong nghiên cứu

Ảnh vệ tinh Landsat 8 cung cấp dữ liệu quang học chất lượng cao, cho phép tính toán độ ẩm đất thông qua các chỉ số như NDVI và LST. Việc sử dụng dữ liệu này giúp theo dõi sự biến động độ ẩm đất theo thời gian.

3.2. Mô hình hóa độ ẩm đất từ dữ liệu viễn thám

Mô hình hóa độ ẩm đất dựa trên dữ liệu viễn thám cho phép xác định mối quan hệ giữa độ ẩm đất và các yếu tố môi trường khác. Các mô hình này có thể được sử dụng để dự đoán độ ẩm đất trong tương lai, hỗ trợ trong việc quản lý tài nguyên nước.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn tại Bắc Tây Nguyên và Tây Nghệ An

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc ứng dụng công nghệ viễn thám trong tính toán độ ẩm đất tại Bắc Tây Nguyên và Tây Nghệ An mang lại nhiều kết quả tích cực. Dữ liệu thu thập được đã giúp cải thiện khả năng dự báo hạn hán và quản lý tài nguyên nước hiệu quả hơn.

4.1. Kết quả tính toán độ ẩm đất từ ảnh Landsat 8

Kết quả tính toán cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa độ ẩm đất và các chỉ số viễn thám. Điều này cho phép xác định chính xác độ ẩm đất trong các điều kiện khác nhau, từ đó hỗ trợ trong việc quản lý nông nghiệp.

4.2. Ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn

Kết quả nghiên cứu đã được áp dụng vào thực tiễn, giúp nông dân trong việc điều chỉnh lượng nước tưới và cải thiện năng suất cây trồng. Ngoài ra, các cơ quan quản lý cũng có thể sử dụng dữ liệu này để xây dựng các chính sách ứng phó với hạn hán.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về ứng dụng công nghệ viễn thám trong tính toán độ ẩm đất tại Bắc Tây Nguyên và Tây Nghệ An đã mở ra nhiều triển vọng mới. Việc kết hợp giữa công nghệ viễn thám và các phương pháp truyền thống sẽ giúp nâng cao hiệu quả trong việc quản lý tài nguyên đất.

5.1. Tầm quan trọng của việc tiếp tục nghiên cứu

Tiếp tục nghiên cứu và phát triển công nghệ viễn thám sẽ giúp cải thiện khả năng theo dõi độ ẩm đất, từ đó hỗ trợ trong việc ứng phó với các vấn đề môi trường và thiên tai.

5.2. Hướng đi mới cho nghiên cứu trong tương lai

Hướng đi mới cho nghiên cứu có thể bao gồm việc áp dụng các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy để phân tích dữ liệu viễn thám, từ đó nâng cao độ chính xác trong việc dự đoán độ ẩm đất.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khu vực Bắc Tây Nguyên và Tây Nghệ An đóng vai trò chiến lược về kinh tế, sinh thái và an ninh quốc phòng, song thường xuyên đối mặt với các đợt hạn hán khốc liệt. Điển hình trong đợt El Niño năm 2015, diện tích khô hạn nghiêm trọng tại Tây Nguyên đã chiếm tới 21% vào tháng 3 và đỉnh điểm mở rộng lên tới 46% diện tích tự nhiên toàn vùng. Khu vực Bắc Tây Nguyên với diện tích 2,47 triệu ha (chiếm 8,1% diện tích cả nước) và xã Nậm Cắn thuộc miền Tây Nghệ An chịu áp lực nặng nề từ mùa khô kéo dài từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau cùng hiện tượng gió phơn Tây Nam khô nóng.

Vấn đề đặt ra là phương pháp quan trắc độ ẩm đất truyền thống tại mặt đất đòi hỏi chi phí vận hành lớn, thời gian lấy mẫu kéo dài và chỉ phản ánh tính chất cục bộ, khó áp dụng trên quy mô liên tỉnh. Trong khi đó, việc sử dụng ảnh vệ tinh quang học độ phân giải cao cho phép thu nhận dữ liệu đồng bộ và liên tục trên diện rộng.

Mục tiêu cụ thể của luận văn là làm rõ bản chất mối quan hệ giữa phổ phản xạ của các nhóm đất chính với dữ liệu đa phổ Landsat 8; xây dựng mô hình định lượng tính toán độ ẩm đất tầng mặt (0 - 30 cm); đồng thời giám sát biến động độ ẩm đất tại Bắc Tây Nguyên trong năm 2015 và kiểm chứng thử nghiệm tại khu vực Tây Nghệ An giai đoạn 2015 - 2018.

Ý nghĩa của nghiên cứu thể hiện qua việc cung cấp bản đồ độ ẩm đất có độ phân giải không gian 30x30 m, giúp phát hiện sớm nguy cơ suy thoái tài nguyên trên 604.402 ha đất lâm nghiệp và hỗ trợ công tác dự báo hạn hán nông nghiệp kịp thời.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Cơ sở vật lý của nghiên cứu dựa trên lý thuyết hấp thụ bức xạ điện từ của nước trong đất ở dải sóng quang học từ 0,4 đến 2,5 µm. Khi hàm lượng nước trong đất tăng lên, hệ số phản xạ phổ của đất giảm mạnh, đặc biệt thể hiện rõ nét tại các bước sóng hấp thụ đặc trưng của phân tử nước ở vùng cận hồng ngoại (NIR, bước sóng 0,85 - 0,88 µm) và hồng ngoại sóng ngắn (SWIR 1 bước sóng 1,57 - 1,65 µm; SWIR 2 bước sóng 2,11 - 2,29 µm).

Nghiên cứu tích hợp các mô hình chỉ số viễn thám chuyên sâu gồm: Chỉ số khô hạn đa phổ chuẩn hóa (NMDI) khai thác độ nhạy của dải sóng 1,64 µm và 2,13 µm; Chỉ số độ ẩm đất chuẩn hóa (NSMI); và Chỉ số hạn hán viễn thám (NDDI). Bên cạnh đó, luận văn áp dụng hệ thống phân loại đất theo tiêu chuẩn FAO/UNESCO, tập trung vào nhóm đất đỏ vàng (Ferric Acrisols) và đất mùn vàng đỏ phát triển trên các nền đá mẹ granit, bazan, cát kết và phiến thạch sét.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn gồm 55 cảnh ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI thu nhận từ Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) giai đoạn 2015 - 2018 (33 cảnh ảnh khu vực Bắc Tây Nguyên và 22 cảnh ảnh khu vực Nghệ An). Dữ liệu thực địa gồm 23 mẫu đất đại diện (8 mẫu tại Bắc Tây Nguyên và 15 mẫu tại Nậm Cắn, Kỳ Sơn).

Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu phân tầng có chủ đích tại tầng mặt (0 - 30 cm) trên các khu vực trơ bề mặt đất đá hoặc thực vật thưa thớt, mỗi mẫu có khối lượng 0,5 kg đựng trong túi PE tiêu chuẩn. Đặc biệt, 7 mẫu đất thực địa tại Nậm Cắn được thu thập đồng bộ trong khung thời gian trước và sau 1 giờ khi vệ tinh Landsat 8 quét qua.

Thực nghiệm trong phòng thí nghiệm được tiến hành nghiêm ngặt:

• Xác định độ ẩm đất theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 4196:2012 bằng phương pháp sấy khô ở 105°C trong 8 - 12 giờ, chia mỗi mẫu đất thành 10 mẫu nhỏ (20 g) gia công theo dải độ ẩm từ 0% đến trạng thái bão hòa (44,7% - 56,7%).
• Đo phổ phản xạ bằng máy đo phổ hiện trường ASD FieldSpec 3 (dải sóng 350 - 2500 nm, độ phân giải phổ 3 - 10 nm) tại Đại học Kyoto, Nhật Bản.
• Xử lý ảnh số trên phần mềm ENVI 5.3 sử dụng thuật toán trừ đối tượng tối (DOS) để khử nhiễu khí quyển, so sánh đối chứng trực tiếp với ảnh Landsat Surface Reflectance Level 2 (L8SR) của NASA.
• Phân tích thống kê hồi quy tuyến tính Pearson và hàm phi tuyến trên phần mềm IBM SPSS Statistics 20 với độ tin cậy 95%. Lý do lựa chọn hồi quy thống kê là nhằm lượng hóa chính xác mối tương quan thực nghiệm giữa phổ phản xạ đo quang học và các kênh phổ vệ tinh.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Mối tương quan giữa độ ẩm đất và phổ phản xạ: Kết quả đo quang phổ cho thấy khi độ ẩm đất tăng từ 0% lên mức bão hòa (đạt 50,5% ở mẫu á cát BTN 01 và 56,7% ở mẫu sét BTN 08), cường độ phản xạ phổ trên toàn dải bước sóng giảm từ 35 - 50% xuống còn dưới 10 - 15%. Kênh phổ hồng ngoại sóng ngắn SWIR 2 (Kênh 7 của Landsat 8) và tỷ số Kênh 5 trên Kênh 7 thể hiện mối tương quan tuyến tính mạnh nhất với độ ẩm đất.

Biến động độ ẩm đất Bắc Tây Nguyên năm 2015: Độ ẩm đất phân hóa rõ rệt theo mùa. Trong các tháng mùa khô (tháng 1 đến tháng 4), độ ẩm đất trung bình toàn vùng duy trì ở mức thấp, dưới 15 - 20%. Tháng 3 năm 2015 ghi nhận giá trị độ ẩm đất thấp nhất năm, diện tích đất có độ ẩm dưới 10% bao phủ phần lớn các thung lũng An Khê, Ayun Pa và Cheo Reo. Sang mùa mưa (tháng 5 đến tháng 10), độ ẩm đất tăng vọt lên mức 35 - 45% trên hơn 70% diện tích tự nhiên.

Độ chính xác của thuật toán xử lý ảnh: Giá trị phản xạ bề mặt chiết xuất từ ảnh Landsat 8 Level 1 qua hiệu chỉnh DOS có sự tương thích cao với dữ liệu ảnh Landsat 8 Level 2 của USGS, với sai số tuyệt đối về độ ẩm đất đo được tại thực địa Nậm Cắn dao động dưới 3,5%.

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm mạnh của phổ phản xạ ở kênh SWIR 2 được giải thích bởi năng lượng hấp thụ mạnh của liên kết O-H trong phân tử nước tại các bước sóng 1,4 µm, 1,9 µm và 2,2 µm. Đất chứa hàm lượng sét cao (như mẫu phong hóa từ đá bazan và đá phiến sét) có khả năng giữ nước bão hòa cao hơn (trên 54%) so với đất cát pha ven sông (khoảng 44 - 50%), dẫn đến đường cong phổ phản xạ có độ dốc khác nhau.

So sánh với các nghiên cứu của Musick và Pelltier cùng các công bố sử dụng chỉ số hạn NDDI tại Tây Nguyên, kết quả tính toán độ ẩm đất từ ảnh Landsat 8 thể hiện sự tương đồng không gian lên tới 85% tại các vùng trọng điểm khô hạn.

Dữ liệu nghiên cứu có thể được trực quan hóa hiệu quả qua hệ thống biểu đồ tán xạ hồi quy giữa tỷ số kênh phổ Kênh 5 / Kênh 7 với phần trăm độ ẩm thực tế, kết hợp bảng ma trận phân cấp độ ẩm theo 5 mức (rất khô <10%, khô 10 - 20%, ẩm trung bình 20 - 30%, ẩm cao 30 - 40%, bão hòa >40%) và bản đồ chuyên đề biến động không gian nhiều thời kỳ.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Xây dựng bản đồ phân vùng cảnh báo sớm hạn hán tự động: Ứng dụng mô hình tỷ số kênh Landsat 8 để tự động trích xuất bản đồ độ ẩm đất tầng mặt chu kỳ 16 ngày/lần với độ phân giải 30 m. Chủ thể thực hiện là Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật phối hợp cùng Sở Tài nguyên và Môi trường Kon Tum và Gia Lai, mục tiêu hoàn thiện hệ thống giám sát trong giai đoạn 2024 - 2025.

2. Điều chỉnh quy hoạch tưới tiêu cho cây công nghiệp dài ngày: Ứng dụng dữ liệu độ ẩm đất viễn thám để tối ưu hóa lượng nước tưới cho 102.640 ha cao su và 79.731 ha cà phê tại Gia Lai, hướng tới mục tiêu cắt giảm 15 - 20% lượng nước tiêu thụ lãng phí trong mùa khô hạn, triển khai từ năm 2024 đến năm 2026.

3. Thiết lập mạng lưới trạm quan trắc phổ phản xạ mặt đất cố định: Đầu tư lắp đặt các cảm biến đo độ ẩm đất tự động tại các khu vực nhạy cảm khô hạn như thung lũng Sa Thầy và huyện Kỳ Sơn nhằm kiểm chuẩn liên tục dữ liệu viễn thám với sai số ước tính dưới 5%, giao các Viện nghiên cứu và Trường đại học chuyên ngành chủ trì trong giai đoạn 2025 - 2027.

4. Lồng ghép chỉ số độ ẩm đất vào kế hoạch quản lý đất rừng: Tích hợp lớp dữ liệu biến động độ ẩm vào cơ sở dữ liệu quản lý 604.402 ha đất lâm nghiệp Bắc Tây Nguyên và 180.649 ha đất lâm nghiệp Kỳ Sơn nhằm phòng ngừa cháy rừng vào các tháng cao điểm từ tháng 2 đến tháng 4 hàng năm.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Cán bộ kỹ thuật và chuyên viên viễn thám tại Sở Tài nguyên và Môi trường, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn: Áp dụng trực tiếp quy trình xử lý ảnh Landsat 8 (từ Level 1 qua hiệu chỉnh DOS sang Level 2) để lập bản đồ khô hạn cấp tỉnh mà không phụ thuộc vào các trạm quan trắc mặt đất đắt đỏ.
• Giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Địa chất môi trường, Địa lý tài nguyên và GIS: Sử dụng làm tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp kết hợp đo phổ ASD FieldSpec trong phòng thí nghiệm với giải đoán ảnh vệ tinh đa phổ.
• Kỹ sư nông nghiệp và nhà quản trị các nông trường, doanh nghiệp cao su, cà phê: Vận dụng số liệu phân bố độ ẩm đất để thiết kế hệ thống tưới tiết kiệm và đánh giá khả năng giữ nước của các loại đất bazan, đất phù sa cổ.
• Cơ quan phòng chống thiên tai và biến đổi khí hậu: Sử dụng các ngưỡng độ ẩm đất thực nghiệm để xây dựng kịch bản ứng phó hạn hán trong các chu kỳ El Niño cực đoan.

Câu hỏi thường gặp

1. Dữ liệu ảnh Landsat 8 có ưu thế gì vượt trội so với các thế hệ vệ tinh trước trong việc tính độ ẩm đất? Landsat 8 được bổ sung hai kênh phổ mới và phân tách băng phổ hồng ngoại thành hai kênh độc lập (SWIR 1 và SWIR 2), cung cấp độ sâu bit 12-bit vượt trội hơn so với 8-bit của Landsat 7. Nhờ đó, độ nhạy bức xạ tăng lên rõ rệt, giúp nhận diện sự biến đổi nhỏ của hàm lượng nước tầng mặt đất với độ phân giải 30 m.

2. Thuật toán trừ đối tượng tối DOS có đáp ứng được độ chính xác khoa học khi xử lý ảnh viễn thám? Thuật toán DOS triệt tiêu hiệu quả tán xạ khí quyển trên ảnh Landsat 8 Level 1. Kết quả kiểm chứng thực tế tại 15 điểm đo ở Nậm Cắn cho thấy giá trị phản xạ phổ sau khi hiệu chỉnh DOS có độ tương đồng trên 90% so với dữ liệu chuẩn Landsat Surface Reflectance Level 2 do NASA xử lý.

3. Kênh phổ nào của Landsat 8 phản ánh biến động độ ẩm đất nhạy nhất? Kênh 7 (SWIR 2, bước sóng 2,11 - 2,29 µm) và tỷ số Kênh 5 / Kênh 7 là các thông số nhạy nhất. Khi độ ẩm đất tăng từ 0% lên trên 50%, độ phản xạ tại Kênh 7 giảm mạnh nhất do hấp thụ mạnh của phân tử nước, tạo ra hệ số tương quan tuyến tính cao với giá trị r bình phương đạt trên 0,80.

4. Phương pháp viễn thám quang học trong luận văn có áp dụng được cho vùng rừng rậm không? Viễn thám quang học đạt độ chính xác cao nhất ở độ sâu 0 - 5 cm trên các vùng đất trống, đất trơ sỏi đá hoặc thực vật thưa thớt (dưới 30% độ che phủ). Đối với khu vực rừng rậm tán kín, nghiên cứu khuyến nghị cần tích hợp thêm dữ liệu viễn thám siêu cao tần (SAR) hoặc các chỉ số nhiệt thực vật gián tiếp.

5. Độ ẩm đất tính toán từ ảnh vệ tinh phản ánh đợt hạn hán năm 2015 tại Bắc Tây Nguyên như thế nào? Mô hình đã định lượng hóa chính xác sự sụt giảm độ ẩm đất xuống dưới 15% trên diện tích hơn 500.000 ha trong tháng 3 năm 2015. Kết quả này hoàn toàn trùng khớp với báo cáo hạn hán nông nghiệp nghiêm trọng tại các huyện Đắk Hà, Sa Thầy, Chư Păh và Ayun Pa trong năm El Niño.

Kết luận

• Luận văn đã xác lập thành công cơ sở khoa học và định lượng mối tương quan nghịch chặt chẽ giữa phổ phản xạ dải SWIR 2 trên ảnh Landsat 8 với độ ẩm đất tầng mặt qua 8 nhóm đất đại diện.
• Quy trình tích hợp đo phổ thực nghiệm ASD FieldSpec 3 với thuật toán xử lý ảnh DOS cung cấp công cụ tính toán độ ẩm đất có độ chính xác cao, sai số thực địa dưới 3,5%.
• Bản đồ biến động độ ẩm đất năm 2015 đã tái hiện rõ nét diễn biến hạn hán lịch sử tại Bắc Tây Nguyên, ghi nhận mức suy giảm độ ẩm cực tiểu vào tháng 3 trên diện rộng.
• Thử nghiệm kiểm chứng tại khu vực Tây Nghệ An khẳng định tính khả thi và khả năng mở rộng mô hình viễn thám quang học cho các vùng địa hình đồi núi phức tạp.
• Để tăng cường năng lực dự báo hạn hán giai đoạn 2025 - 2030, các địa phương cần đẩy mạnh số hóa dữ liệu viễn thám và tích hợp công nghệ AI vào giám sát tài nguyên đất định kỳ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan khu vực nghiên cứu và lịch sử nghiên cứu Chương 2: Phương pháp nghiên cứu 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chương 3: Kết quả giám sát độ ẩm của đất tại Bắc Tây Nguyên sử dụng ảnh Landsat 8 Chương 4: Thử nghiệm tính toán độ ẩm của đất tại Tây Nghệ An sử dụng ảnh Landsat 8 Luận văn được thực hiện tại bộ môn Địa chất môi trường, trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Thị Thu Hà. Để thực hiện nghiên cứu, luận văn đã nhận được sự hỗ trợ của đề tài “Nghiên cứu xây dựng mô hình phát triển bền vững tích hợp 3E+1 (Kinh tế, môi trường, hệ sinh thái và an ninh phi truyền thống) cho các khu vực biên giới Việt – Lào vùng Tây Bắc” mã số KHCN- TB/13-18. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VÙNG NGHIÊN CỨU VÀ LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU 1.

TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU 1. Đặc điểm tự nhiên a) Vị trí địa lý Khu vực Bắc Tây Nguyên Bắc Tây Nguyên là một trong ba tiểu vùng địa hình và tiểu vùng khí hậu ở khu vực Tây Nguyên. Bắc Tây Nguyên bao gồm tỉnh Kon Tum và tỉnh Gia Lai (Hình 1. Bắc Tây Nguyên có tọa độ địa lý từ 107°20'15" đến 108°54'40" kinh đô ̣ đông và từ 12°58'28" đến 15°27'15" vĩ độ bắc, phía bắc giáp tỉnh Quảng Nam, phía nam giáp tỉnh Đắk Lắk, phía đông giáp các tỉnh Quảng Ngãi, Bình Định, Phú Yên, phía tây giáp Lào và Camphuchia.

Vị trí khu vực Bắc Tây Nguyên và Tây Nghệ An 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Khu vực Bắc Tây Nguyên bao gồm 2 thành phố, 2 thị xã và 23 huyện với 297 xã, phường và thị trấn. Diện tích tự nhiên (DTTN) của khu vực Bắc Tây Nguyên là 2,47 triệu ha [51] chiếm 8,1% diện tích toàn quốc. Trong đó, Gia Lai có diện tích nông nghiệp và đất rừng lớn nhất Tây Nguyên với diện tích là 1,3 nghìn ha và Kon Tum là 0,86 nghìn ha vào năm 2013 [7]. Khu vực Tây Nghệ An – Nậm Cắn Nậm Cắn là xã biên giới, nằm ở phía Tây Bắc của huyện Kỳ Sơn, tỉnh Nghệ An có 17 km đường biên giới tiếp giáp với nước Lào.

Phía Đông Bắc giáp xã Na Ngoi, phía Nam giáp xã Tà Cạ, phía Đông giáp xã Phà Đánh và phía Tây giáp Lào. Xã Nậm Cắn có cửa khẩu quốc tế Nậm Cắn, tương ứng ở phía Lào có cửa khẩu Namkan thuộc địa phận huyện Nong Hẹt tỉnh Xiêng Khoảng. Toàn xã có 6 bản là bản Tiền Tiêu, bản Trường Sơn, bản Khánh Thành, bảng Noọng Dẻ, bản Pa Ca và bản Huồi Pốc. b) Địa hình, địa mạo Khu vực Bắc Tây Nguyên Địa hình khu vực Bắc Tây Nguyên khá đa dạng, bao gồm đồi núi, cao nguyên và vùng trũng xen kẽ nhau.

Trong đó , điạ hin ̀ h đồ i núi chiế m khoảng 4/7 DTTN khu vực Bắc Tây Nguyên, bao gồ m những đồ i núi liề n dải có đô ̣ dố c 15o trở lên (Hình 1. Điạ hiǹ h núi cao liề n dải phân bố chủ yế u ở phiá bắ c - tây bắ c cha ̣y sang phía đông tỉnh Kon Tum. Mă ̣t điạ hin ̀ h bi ̣phân cắ t hiể m trở , tạo thành các thung lũng hẹp, khe, suố i. Điạ hì nh đồ i tâ ̣p trung chủ yế u ở huyê ̣n Sa Thầ y có da ̣ng nghiêng về phía tây và thấp dần về phía tây nam , xen giữa vùng đồ i là daỹ núi Chư Mom Ray.

Khu vực Bắc Tây Nguyên có 3 thung lũng lớn đó là thung lũng Sa Thầy, thung lũng An Khê và thung lũng Cheo Reo – Phú Túc. Ðịa hình thung lũng phân bố dọc theo các sông, suối, khá bằng phẳng, ít bị chia cắt. Điạ hình thung lũng nằ m do ̣c theo sông Pô Kô đi về phía nam của tỉnh , có dạng lòng máng thấp dần về phía nam , theo thung lũng có những đồ i lươ ̣n sóng như Đăk Uy , Đăk Hà và có nhiề u chỗ bề mă ̣t bằ ng phẳ ng như vùng thi ̣xã Kon Tum. Thung lũng Sa Thầ y đươ ̣c hin ̀ h thành giữa các daỹ núi kéo dài về phía đông chạy dọc biên giới Việt Nam - Campuchia.

Thung lũng An Khê và thung lũng Cheo Reo - Phú Túc, đều thuộc phía Đông của tỉnh. Thung lũng An Khê đặc trưng bởi kiểu bóc mòn tích tụ, với các đồi sót được tạp thành do hoạt động xâm thực bóc mòn của sông Ba và phụ lưu [10]. 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Bản đồ độ dốc tỉnh Kon Tum [3] Điạ hiǹ h cao nguyên ở khu vực Bắc Tây Nguyên có ba cao nguyên đó là cao nguyên Konplong nằ m giữa daỹ An Khê và daỹ Ngo ̣c Linh có đô ̣ cao 1.300 m, chạy theo hướng tây bắc - đông nam [8] và hai cao nguyên đất đỏ bazan là cao nguyên Pleiku và cao nguyên Kon Hà Nừng.

Sự phân hóa của địa hình là yếu tố quyết định tới đặc trưng của nhiều quá trình ngoại sinh diễn ra trên lãnh thổ nghiên cứu, trong đó điển hình là quá trình xâm thực, xói mòn đất và tích tụ. Bản đồ độ dốc tỉnh Gia Lai [3] 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Khu vực Tây Nghệ An – Nậm Cắn Nậm Cắn có địa hình rất phức tạp, nằm trên hệ uốn nếp Trường Sơn. Địa hình khu vực xã Nậm Cắn có mức độ phân cắt mạnh, gồm có núi, đồi và các thung lũng, địa hình núi cao chiếm ưu thế, có độ dốc lớn (Hình 1. Dạng địa hình núi cao có độ phân cắt sâu lớn, loại từ 400 m/km trở lên chiếm 34 %, hệ số phân cắt ngang từ 1,7 - 4,5 km/km2, độ dốc địa hình >25 o chiếm 52 %.

Trong phạm vi xã Nậm Cắn, có ba đơn vị địa mạo chính là bề mặt san bằng phân bố ở khu vực cửa khẩu Nậm Cắn tuổi Plioxen (N2), các sườn dốc bóc mòn tuổi Mioxen – Đệ tứ (N1-Q) phân bố theo chiều cánh cung từ phía Tây Bắc kéo qua khu vực bản Trường Sơn và đến dãy Hang Tù, các sườn bóc mòn tổng hợp tuổi Plioxen – Đệ tứ (N2-Q) phân bố ở các khu vực còn lại. Bản đồ địa hình xã Nậm Cắn 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] c) Địa chất Khu vực Bắc Tây Nguyên Đặc điểm địa chất - kiến tạo có ý nghĩa quan trọng trong quá trình phát sinh và phát triển của cảnh quan một lãnh thổ, là yếu tố nền móng có ảnh hưởng rất lớn đến các yếu tố khác nhau: địa hình, khí hậu, thổ nhưỡng, thủy văn và sinh vật trong quá trình thành tạo cảnh quan của lãnh thổ. Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn [5] trong báo cáo điều tra bổ sung, chỉnh lý xây dựng bản đồ đất tỉnh Kon Tum có đặc điểm địa chất như sau: Lãnh thổ Kon Tum nằm trong đơn vị kiến tạo có nền móng kết tinh tuổi cổ nhất nước ta. Đặc điểm các thành tạo đá hiện tại đã phần nào phản ánh chế độ kiến tạo khá mạnh mẽ của khu vực, đặc biệt là sự nâng lên của địa khối Kon Tum.

Với những nét đặc thù về bối cảnh kiến tạo và lịch sử phát triển địa chất lâu dài mà trong vùng đã hình thành nên các thể đá có nguồn gốc và thành phần rất khác nhau. Đó là các thành tạo siêu biến chất tuổi Arkeozoi, Protezozoi; các thành tạo trầm tích tuổi Jura, Triat; các thành tạo xâm nhập granit phức hệ Đèo Cả, Bến Giằng – Quế Sơn; đồng thời ở khu vực cũng tồn tại các thể phun trào bazan Kainozoi và trầm tích Đệ tứ bở rời. Nhìn chung, cấu trúc địa chất của vùng có dạng vòm nâng khối tảng mà ở chính giữa là các thành tạo địa chất có tuổi cổ nhất, ra xung quanh có các đơn vị có tươi trẻ hơn. Dù vật, đơn vị địa khối này đã bị phức tạp hóa bởi các khối xâm nhập granit cũng như các hoạt động núi lửa và các quá trình ngoại sinh.

Các loại đá mẹ/mẫu chất ở Kon Tum gồm đá granit và đá bazan. Các xâm nhập granit xuất hiện ở nhiều giai đoạn địa chất khác nhau từ Proterozoi - Paleozoi - Mesozo và Kainozoi, gồm các khối Ngọc Rích, Măng Đen, Ngọc Rơ Rinh, Chư Choc, Ka Đinh, Chư Nam Bang, Ngọc Ro Ba, Chư To Pa, Măng Buk, … các đá plagiogranit- gơnai, granit biotit, granit 2 mica,…Thành phần khoáng vật bao gồm plagiocla (7 – 30 %), felspat kiềm (30 – 58 %), quartzit (18 – 40 %), biotit (1 – 10 %), khoáng vật phụ apatit, zircon, orthit,… Granit thuộc phức hệ Hải Vân chiếm diện tích lớn nhất (1.300 km2), kế đến là phức hệ Bến Giằng - Quế Sơn (820 km2). Trong phạm vi tỉnh Kon Tum có 2 loạt bazan là bazan Neogen (thuộc hệ tầng Đại Nga – βN2đn) và bazan Pliocen - Pleistocene sớm (thuộc hệ tầng Túc Trưng - βN2-Q1tt). Bazan Neogen phân bố ở Kon Plông, Măng Đen với tổng diện tích 500 km2.

Chúng gồm các dạng bazan hai pyroxene-bazan olivine. Đá phổ biến dạng bão hòa, hoặc quá bão hòa silic - cao nhôm, kali, magne ở mức trung bình thấp. Bazan Pliocen-Pleistocene chiếm diện tích khoảng 100 km2 ở nam Kon Tum. Các phun trào bazan gồm bazan olivine.

Đá có cấu 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] tạo khối đặc xít hoặc lỗ hổng, kiến trúc đặc trưng là Porphyr với nền ofit. Đá thường không hoặc gần bão hòa silic, chứa magie, titan, tổng kiềm ở mức trung bình đến cao. Đá biến chất gồm các đá phiến thạch anh, biotit, đá phiến amphibol-plagioclas, đá phiến thạch anh mica,… phân bố ở vùng Kon Klung, Ya Sir, Tây Bắc Ngọc Hồi, Mo Ray, Tây Chư Nam bang,…Các đá có mức độ biến chất không đều từ tướng granulit, phiến lục đến tướng epidot amphibolit,. Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn [4] trong báo cáo điều tra bổ sung, chỉnh lý xây dựng bản đồ đất tỉnh Gia Lai có đặc điểm địa chất như sau: Đá mẹ Gia Lai gồm các loại đá magma xâm nhập (granit, điorit, granođiorit,.) thời kì Palaeozoi muộn tới Mezozoi sớm, các loại đá biến chất (gơnai, phiến mica, quartzit, đá hoa) thời kì Archaeozoi- Protenozoi và các loại đá trầm tích (đá cát kết, đá bột kết, đá sét) thời kì Triat và Neogen.

Trong thời kì Neogen muộn và Holoxen sớm với các hoạt động núi lửa phun trào, dòng dung nham bazan phủ lên một phần các đá magma xâm nhập, trầm tích và biến chất nói trên, tạo nên các cao nguyên bazan. Dòng dung nham đã phủ lên toàn bộ các đá cổ hơn Neogen muộn, trừ những nơi có địa hình quá cao.