Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh SPOT5 trong phân loại các trạng thái rừng tỉnh Bắc Kạn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.67 MB, 211 trang )
NGÔ VĂN TÚ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
NGÔ VĂN TÚ
LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH SPOT-5
TRONG PHÂN LOẠI CÁC TRẠNG THÁI RỪNG
TỈNH BẮC KẠN
LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP
Hà Nội, 2015
HÀ NỘI - 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
NGÔ VĂN TÚ
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ẢNH VỆ TINH SPOT-5
TRONG PHÂN LOẠI CÁC TRẠNG THÁI RỪNG
TỈNH BẮC KẠN
Chuyên ngành: Điều tra và Quy hoạch rừng
Mã số: 62.62.02.08
LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS. TSKH. NGUYỄN DUY CHUYÊN
HÀ NỘI - 2015
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình
Nghiên cứu sử dụng số liệu từ Dự án thí điểm điều tra, kiểm kê rừng
tỉnh Bắc Kạn thực hiện trong giai đoạn 2011-2012 và Dự án Hỗ trợ theo dõi
và đánh giá lâu dài tài nguyên rừng và cây phân tán toàn quốc tại Việt Nam.
Bản thân tác giả luận án là ngƣời tham gia thực hiện hai Dự án về nội dung:
- Đặt mua ảnh, tiếp nhận và đánh giá chất lƣợng ảnh vệ tinh SPOT-5;
- Hƣớng dẫn kỹ thuật xử lý, phân loại ảnh vệ tinh xây dựng bản đồ hiện
trạng rừng và đất lâm nghiệp;
- Thiết kế bố trí ô tiêu chuẩn các trạng thái rừng;
- Giám sát quá trình thu thập số liệu ngoài hiện trƣờng;
- Trực tiếp tham gia đo đếm ô tiêu chuẩn.
Toàn bộ dữ liệu đã đƣợc Viện Điều tra, Quy hoạch rừng (cơ quan thực
hiện hai Dự án) đồng ý cho phép sử dụng trong luận án. Nếu có gì sai tôi xin
hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Tác giả luận án
Ngô Văn Tú
ii
LỜI CẢM ƠN
Luận án này đƣợc hoàn thành tại Trƣờng Đại học Lâm nghiệp Việt
Nam theo chƣơng trình đào tạo nghiên cứu sinh hệ tập trung, khóa 2011 2014, chuyên ngành Điều tra và Quy hoạch rừng, mã số 62.62.02.08.
Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án, tác giả đã nhận đƣợc
sự quan tâm, giúp đỡ của Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo Sau Đại học, Khoa
Lâm học, Viện Điều tra, Quy hoạch rừng, Dự án Hỗ trợ theo dõi và đánh giá
lâu dài tài nguyên rừng và cây phân tán toàn quốc tại Việt Nam,… Qua đây
cho phép tác giả gửi lời cảm ơn về sự giúp đỡ quý báu và hiệu quả đó.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới
PGS.TSKH. Nguyễn Duy Chuyên với tƣ cách là ngƣời hƣớng dẫn khoa học
đã định hƣớng quan điểm khoa học, chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tác giả hoàn
thành luận án.
Tác giả xin cảm ơn Ban lãnh đạo Viện Điều tra, Quy hoạch rừng, Lãnh
đạo Phòng Khoa học, Công nghệ và Môi trƣờng, đặc biệt là TS. Nguyễn
Nghĩa Biên - Viện trƣởng, TS. Đinh Văn Đề - Trƣởng phòng đã tạo mọi điều
kiện cho tác giả học tập và hoàn thành luận án.
Tác giả xin cảm ơn sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến quý báu của các nhà
khoa học: GS.TS. Vũ Tiến Hinh, GS.TS. Vƣơng Văn Quỳnh, PGS.TS. Trần
Quang Bảo, TS. Nguyễn Trọng Bình, TS. Vũ Thế Hồng, TS. Đỗ Xuân Lân,
TS. Phạm Mạnh Cƣờng,…
Cuối cùng, tác giả xin chân thành cảm ơn ngƣời thân trong gia đình,
bạn bè và các đồng nghiệp đã quan tâm, động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt
thời gian học tập và hoàn thành luận án.
Xin chân thành cảm ơn!
Tác giả luận án
Ngô Văn Tú
iii
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan ..................................................................................................... 1
Lời cảm ơn ........................................................................................................ ii
Mục lục ............................................................................................................. iii
Danh mục các ký hiệu, từ viết tắt và thuật ngữ................................................ vi
Danh mục các bảng ......................................................................................... vii
Danh mục các hình ........................................................................................... ix
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 6
1.1. Sự phát triển công nghệ viễn thám............................................................. 6
1.2. Ảnh vệ tinh SPOT-5 ................................................................................. 11
1.3. Phƣơng pháp chiết xuất thông tin từ ảnh viễn thám ............................... 14
1.4. Sử dụng ảnh viễn thám trong điều tra rừng Việt Nam ............................. 24
1.5. Hệ thống phân loại rừng Dự án Tổng điều tra, kiểm kê rừng toàn quốc
giai đoạn 2013-2016 ........................................................................................ 26
1.6. Nhận xét ................................................................................................... 31
Chƣơng 2 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 33
2.1. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 33
2.1.1. Hiệu chỉnh ảnh hƣởng địa hình trên ảnh vệ tinh SPOT-5..................... 33
2.1.2. Ƣớc lƣợng trữ lƣợng gỗ dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5 ......................... 33
2.1.3. Phân loại trạng thái rừng dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5 ........................ 33
2.1.4. Đề xuất quy trình giải đoán ảnh vệ tinh SPOT-5 xây dựng bản đồ hiện
trạng rừng ........................................................................................................ 34
2.2. Dữ liệu sử dụng và đặc điểm vùng nghiên cứu ........................................ 34
2.2.1. Dữ liệu sử dụng ..................................................................................... 34
iv
2.2.2. Đặc điểm vùng nghiên cứu ................................................................... 38
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 42
2.3.1. Hiệu chỉnh ảnh hƣởng địa hình trên ảnh vệ tinh SPOT-5..................... 45
2.3.2. Ƣớc lƣợng trữ lƣợng gỗ dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5 ......................... 49
2.3.3. Phân loại trạng thái rừng dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5 ........................ 61
2.3.4. Đề xuất quy trình giải đoán ảnh vệ tinh SPOT-5 xây dựng bản đồ hiện
trạng rừng ........................................................................................................ 71
2.3.5. Thiết bị và phần mềm sử dụng .............................................................. 71
Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................. 73
3.1. Hiệu chỉnh ảnh hƣởng địa hình trên ảnh vệ tinh SPOT-5........................ 73
3.1.1. Kết quả hiệu chỉnh theo phƣơng pháp thực nghiệm ............................. 73
3.1.2. Kết quả hiệu chỉnh theo phƣơng pháp bán thực nghiệm hệ số c ......... 78
3.1.3. Đánh giá kết quả hiệu chỉnh theo hai phƣơng pháp .............................. 80
3.1.4. Thảo luận về hiệu chỉnh ảnh hƣởng địa hình trên ảnh vệ tinh .............. 83
3.2. Ƣớc lƣợng trữ lƣợng gỗ dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5 ............................ 85
3.2.1. Kết quả xử lý số liệu ô tiêu chuẩn ......................................................... 85
3.2.2. Kết quả xử lý ảnh vệ tinh ..................................................................... 87
3.2.3. Khảo sát mối quan hệ giữa cấp xám độ ảnh và trữ lƣợng gỗ .............. 92
3.2.4. Kết quả bản đồ trữ lƣợng gỗ cho từng điểm ảnh .................................. 94
3.2.5. Thảo luận ƣớc lƣợng trữ lƣợng gỗ từ ảnh vệ tinh ................................. 96
3.3. Phân loại trạng thái rừng dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5 ......................... 100
3.3.1. Kết quả chuẩn hóa bản đồ kiểm kê rừng ............................................. 100
3.3.2. Kết quả khảo sát cấp xám độ ảnh vệ tinh và trạng thái rừng .............. 104
3.3.3. Kết quả phân tách trạng thái rừng từ ảnh vệ tinh ................................ 117
3.3.4. Vai trò các đặc trƣng ảnh trong phân tách trạng thái rừng ................. 127
3.3.5. Kết quả phân tách trạng thái rừng có bản đồ trữ lƣợng gỗ ................. 132
3.3.6. Bộ quy tắc phân loại trạng thái rừng và đất lâm nghiệp ..................... 134
v
3.3.7. Thảo luận phân loại trạng thái rừng dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5 ..... 137
3.4. Đề xuất quy trình giải đoán ảnh vệ tinh SPOT-5 xây dựng bản đồ hiện
trạng rừng ...................................................................................................... 139
KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ..................................................... 147
1. Kết luận ..................................................................................................... 147
2. Tồn tại ....................................................................................................... 148
3. Kiến nghị ................................................................................................... 148
DANH MỤC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
vi
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT VÀ THUẬT NGỮ
Nghĩa đầy đủ
STT
Cấp xám độ
Để lƣu trữ, xử lý và hiển thị ảnh vệ tinh trong máy tính
dạng Raster, tùy thuộc vào số bit dùng để lƣu thông tin,
mỗi điểm ảnh sẽ có giá trị hữu hạn ứng với từng cấp độ
xám (giá trị độ sáng của điểm ảnh). Ví dụ, 8 bits thể hiện
256 cấp (0 – 255), 0 tƣơng ứng đen và 255 là trắng.
D1.3
Đƣờng kính cây tại vị trí cách mặt đất 1,3m
Dissimilarity
Chỉ tiêu mức độ khác biệt cấp xám độ trong lô đối tƣợng
DVI
Tỷ số khác biệt thực vật trên ảnh vệ tinh
Entropy
Chỉ tiêu mức độ phân bố ngẫu nhiên cấp xám độ trong lô
đối tƣợng
Homogeneity
Chỉ tiêu mức độ đồng nhất cấp xám độ trong lô đối
tƣợng
Hvn
Chiều cao vút ngọn cây
k-nn
Thuật toán ƣớc lƣợng giá trị dựa vào số điểm quan sát
gần giá trị nhất
LRTX
Lá rộng thƣờng xanh
M
Trữ lƣợng gỗ của lô, lâm phần hoặc thể tích cây cá lẻ
N
Mật độ cây
NDVI
Chỉ số thực vật trên ảnh vệ tinh
RMSE
Sai trung phƣơng
RVI
Tỷ số thực vật trên ảnh vệ tinh
TRRI
Cấp xám độ trung bình trên ảnh vệ tinh
vii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng
STT
Trang
1.1
Tóm tắt sự phát triển viễn thám qua các sự kiện
8
1.2
Vệ tinh chụp ảnh độ phân giải cao đang hoạt động
9
1.3
Đặc trƣng ảnh SPOT-5
12
1.4
Số lƣợng ảnh vệ tinh SPOT-5 chụp lãnh thổ Việt Nam
14
1.5
Hệ thống phân loại đất, loại rừng áp dụng cho điều tra kiểm kê
rừng
27
2.1
Thông tin ảnh SPOT-5 vùng nghiên cứu
35
2.2
Phân cấp độ dốc
46
2.3
Phân cấp hƣớng dốc
47
2.4
Số ô tiêu chuẩn phân theo đối tƣợng
52
2.5
Hệ thống phân loại cơ sở
64
2.6
Ví dụ chia tổ và tổ hợp các đặc trƣng ảnh
69
2.7
Quyết định trạng thái rừng dựa vào trữ lƣợng gỗ
71
3.1
Hệ số hiệu chỉnh theo phƣơng pháp thống kê thực nghiệm
74
3.2
Hệ số c cho các kênh ảnh
79
3.3
Đánh giá theo hệ số tƣơng quan với hƣớng dốc
81
3.4
Đánh giá độ lệch chuẩn cấp xám độ theo hƣớng dốc
82
3.5
Tổng hợp số liệu ô tiêu chuẩn
87
3.6
Hệ số c hiệu chỉnh ảnh hƣởng địa hình trên ảnh vệ tinh
90
3.7
3.8
3.9
Hệ số cần bằng cấp xám độ giữa các cảnh đã hiệu chỉnh ảnh
hƣởng địa hình
Khảo sát tƣơng quan (r) giữa trữ lƣợng gỗ và cấp xám độ ảnh
SPOT-5
Sai trung phƣơng bản đồ trữ lƣợng gỗ theo các phƣơng án
91
93
94
viii
3.10 Chuẩn hóa trạng thái rừng về thời điểm chụp ảnh vệ tinh
101
3.11 Diện tích rừng và đất lâm nghiệp vùng nghiên cứu
102
3.12 Số lô rừng và đất lâm nghiệp vùng nghiên cứu
103
3.13 Khả năng tách biệt trạng thái theo các phƣơng pháp chia tổ
118
3.14 Tỷ lệ tách biệt trạng thái theo các phƣơng pháp chia tổ
119
3.15 Khoảng giá trị phân tổ đặc trƣng ảnh
124
3.16 Phân biệt các đối tƣợng rừng tự nhiên hỗn giao
126
3.17 Phân biệt loài cây rừng trồng
126
3.18 Vai trò của đặc trƣng ảnh
127
3.19 Tỷ lệ diện tích đƣợc phân biệt khi loại bỏ đặc trƣng ảnh
128
3.20 Khả năng tách biệt có sự tham gia của bản đồ trữ lƣợng gỗ
133
3.21
Số lƣợng tổ hợp đặc trƣng ảnh để nhận biết từng đối tƣợng, độ
chính xác
136
ix
DANH MỤC CÁC HÌNH
STT
1.1
1.2
1.3
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
3.13
Tên hình
Trang
Sơ đồ bảng chắp cảnh ảnh SPOT-5 lãnh thổ Việt Nam
13
Ảnh hƣởng địa hình trên ảnh vệ tinh SPOT-5
15
Tính góc mặt trời đến tại điểm chụp
16
Ảnh đa phổ SPOT-5 tỉnh Bắc Kạn
36
Phân bố rừng tỉnh Bắc Kạn năm 2012
37
Sơ đồ nghiên cứu tổng quát
44
Hiệu chỉnh ảnh hƣởng địa hình trên ảnh vệ tinh
45
Ƣớc lƣợng trữ lƣợng gỗ từ ảnh vệ tinh
50
Phân bố 649 ô tiêu chuẩn
52
Hình dạng và kích thƣớc ô tiêu chuẩn
53
Phân bố ô tiêu chuẩn xây dựng bản đồ và kiểm chứng kết quả
56
Sơ đồ nghiên cứu khả năng phân biệt trạng thái rừng và đất
62
lâm nghiệp dựa vào ảnh SPOT-5
Hệ số hiệu chỉnh kênh 1
75
Hệ số hiệu chỉnh kênh 2
75
Hệ số hiệu chỉnh kênh 3
76
Hệ số hiệu chỉnh kênh 4
76
Ảnh vệ tinh SPOT 5 đã hiệu chỉnh theo phƣơng pháp thực nghiệm
77
Ảnh vệ tinh SPOT 5 đã hiệu chỉnh theo phƣơng pháp thực
78
nghiệm (phóng to)
Ảnh vệ tinh SPOT 5 đã hiệu chỉnh theo phƣơng pháp bán thực
79
nghiệm hệ số c
Ảnh vệ tinh SPOT 5 đã hiệu chỉnh theo phƣơng pháp bán thực
80
nghiệm hệ số c (phóng to)
Hệ số tƣơng quan cấp xám độ ảnh và hƣớng dốc
81
Đánh giá độ lệch chuẩn cấp xám độ theo hƣớng dốc
83
Logarit đƣờng kính và chiều cao cây gỗ rừng tự nhiên núi đất
85
Logarit đƣờng kính và chiều cao cây gỗ rừng tự nhiên núi đá
86
Cose của góc mặt trời so với mặt phẳng lý thuyết (Cose z)
88
x
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25
3.26
3.27
3.28
3.29
3.30
3.31
3.32
3.33
3.34
3.35
3.36
3.37
3.38
3.39
3.40
3.41
3.42
Cose của góc mặt trời so với mặt phẳng thực tế (Cose i)
Ghép bốn cảnh vệ tinh đã đƣợc hiệu chỉnh địa hình và cân
bằng cấp xám độ
Hệ số tƣơng quan (r) giữa trữ lƣợng gỗ và cấp xám độ ảnh vệ tinh
Độ chính xác bản đồ trữ lƣợng gỗ theo các phƣơng án
Trữ lƣợng gỗ cho từng điểm 10m * 10m
Hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp vùng nghiên cứu
Cấp xám độ trung bình lô và trạng thái rừng, đất lâm nghiệp
Giá trị độ lệch chuẩn cấp xám độ lô và trạng thái rừng, đất lâm nghiệp
Chỉ số Homogeneity của lô và trạng thái rừng, đất lâm nghiệp
Chỉ số Dissimilarity của lô và trạng thái rừng, đất lâm nghiệp
Chỉ số Entropy của lô và trạng thái rừng, đất lâm nghiệp
Chỉ số thực vật, cấp xám độ trung bình, tỷ số các kênh và trạng
thái rừng, đất lâm nghiệp
Giá trị trung vị cấp xám độ của các trạng thái
Giá trị trung vị độ lệch chuẩn cấp xám độ của các trạng thái
Giá trị trung vị chỉ số Homogeneity của các trạng thái
Giá trị trung vị chỉ số Dissimilarity của các trạng thái
Giá trị trung vị chỉ số Entropy của các trạng thái
Khả năng nhận biết đối tƣợng theo phƣơng án chia tổ khác nhau
Nhận biết đối tƣợng khi sử dụng 20 đặc trƣng, chia 2 tổ
Nhận biết đối tƣợng khi sử dụng 20 đặc trƣng, chia 3 tổ
Nhận biết đối tƣợng khi sử dụng 20 đặc trƣng, chia 4 tổ
Nhận biết đối tƣợng khi sử dụng 20 đặc trƣng, chia 5 tổ
Vai trò đặc trƣng ảnh
Nhận biết đối tƣợng không có chỉ số Homogeneity
Nhận biết đối tƣợng không có chỉ số Dissimilarity
Nhận biết đối tƣợng không có giá trị độ lệch chuẩn
Nhận biết đối tƣợng không có chỉ số Entropy
Nhận biết đối tƣợng có sự tham gia bản đồ trữ lƣợng gỗ
Sơ đồ giải đoán ảnh vệ tinh SPOT-5 xây dựng bản đồ hiện
trạng rừng
89
91
93
95
96
104
106
108
109
110
111
113
114
115
116
116
117
119
120
121
122
123
128
129
130
131
132
134
140
1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Sự cần thiết
Giá trị của tài nguyên rừng ngày càng đƣợc đánh giá đầy đủ trên mọi
khía cạnh. Ngoài giá trị kinh tế, rừng còn có tác dụng cung cấp các loại dƣợc
liệu cho y học để phục vụ sức khỏe con ngƣời. Đặc biệt, rừng còn có vai trò
quan trọng trong việc bảo vệ môi trƣờng sinh thái, hạn chế lũ lụt, giảm phát
thải khí nhà kính. Rừng đang đƣợc xem là một nhân tố quan trọng đóng góp
vào tiến trình giảm phát thải khí nhà kính do mất rừng và suy thoái rừng [61].
Giá trị tài nguyên rừng đƣợc nâng lên đòi hỏi nhu cầu cung cấp thông tin về
nguồn tài nguyên ngày càng đa dạng, chính xác và kịp thời phục vụ quản lý
các cấp.
Hiện nay, công nghệ viễn thám đang phát triển mạnh trên phạm vi toàn
cầu cũng nhƣ ở Việt Nam. Điều này đƣợc thể hiện rõ với sự phát triển không
ngừng của các loại vệ tinh quan sát trái đất. Độ phân giải không gian ảnh vệ
tinh không ngừng cải thiện từ km (ảnh NOAA, 1km) đến đơn vị cm
(WorldView-3,31cm). Nhờ vậy, khả năng sử dụng ảnh viễn thám trong công
tác điều tra rừng ngày càng đƣợc nghiên cứu và áp dụng phổ biến hơn. Từ
năm 2005 trở lại đây, ngành Lâm nghiệp Việt Nam sử dụng chủ yếu ảnh vệ
tinh độ phân giải cao SPOT-5 phục vụ điều tra xây dựng bản đồ hiện trạng
rừng, theo dõi diễn biến tài nguyên rừng, đánh giá cảnh quan phục vụ quản lý,
thiết kế, quy hoạch trên nhiều phạm vi. Tại Việt Nam, trạm thu ảnh vệ tinh
SPOT-5 chính thức vận hành vào tháng 7 năm 2009. Từ năm 2002 đến nay đã
có 5.112 cảnh ảnh SPOT-5 (tỷ lệ mây dƣới 20%) [65] chụp lãnh thổ Việt
Nam tƣơng đƣơng gần 24 lần lãnh thổ đƣợc lƣu trữ tại Công ty SPOT và Cục
Viễn thám Quốc gia. Đây là nguồn ảnh vệ tinh chất lƣợng tốt nhất phủ kín cả
nƣớc từ năm 2002 đến năm 2015, có khả năng sử dụng để giải đoán xây dựng
2
bản đồ hiện trạng rừng tỷ lệ 1/10.000 tại nhiều thời điểm trong quá khứ và
hiện tại.
Tuy nhiên, kỹ thuật và khả năng sử dụng ảnh SPOT-5 để xây dựng bản
đồ hiện trạng rừng tại Việt Nam còn hạn chế. Cho đến nay mới có ba nghiên
cứu điển hình ứng dụng ảnh SPOT-5 trong xây dựng bản đồ rừng tại Việt
Nam gồm:
- Lê Anh Hùng và cộng sự [9] nghiên cứu tại huyện Đình Lập và Lộc
Bình, tỉnh Lạng Sơn;
- Nguyễn Thanh Hƣơng [51] nghiên cứu tại huyện Đăk RLấp, tỉnh Đăk
Nông;
- Vũ Tiến Điển và cộng sự [5] nghiên cứu tại huyện Cƣ Jút, tỉnh Đăk
Nông, huyện Con Cuông tỉnh Nghệ An và huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La.
Trong đó, hai nghiên cứu đầu sử dụng phƣơng pháp phân loại ảnh
truyền thống theo điểm ảnh (pixel based). Nhiều nghiên cứu cho thấy phƣơng
pháp phân loại điểm ảnh đối với ảnh phân giải cao đƣa ra độ chính xác thấp
hơn phƣơng pháp hƣớng đối tƣợng (object based) [5, 44, 63]. Nghiên cứu thứ
ba có ƣu điểm đã sử dụng phƣơng pháp phân loại hƣớng đối tƣợng và thực
hiện trên những vùng sinh thái khác nhau nhƣng bị hạn chế vì phân loại trên
ảnh đã tổ hợp màu tự nhiên (chỉ có 3 kênh đƣợc trộn từ 4 kênh ảnh đa phổ) do
không có dữ liệu ảnh đa phổ SPOT-5.
Hiện nay, Dự án Tổng điều tra, kiểm kê rừng toàn quốc giai đoạn 20132016 đang sử dụng ảnh SPOT-5 làm tƣ liệu ảnh vệ tinh chính để xây dựng
bản đồ hiện trạng rừng với hệ thống phân loại hiện trạng rừng và đất lâm
nghiệp phức tạp lên tới 93 loại khác nhau [16]. Hơn nữa, hầu hết các chƣơng
trình, dự án trong thời gian gần đây luôn chọn ảnh vệ tinh SPOT-5 để xây
dựng bản đồ hiện trạng rừng.
3
Trƣớc thực trạng nêu trên, luận án “Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh
SPOT-5 trong phân loại các trạng thái rừng tỉnh Bắc Kạn” đƣợc tiến hành
với mục tiêu cơ bản là: góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận, thực tiễn xây dựng
bản đồ hiện trạng rừng, đất lâm nghiệp dựa trên ảnh vệ tinh phân giải cao
trong điều kiện địa hình đồi núi và khí hậu nhiệt đới ẩm vùng miền núi phía
bắc Việt Nam.
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Phƣơng pháp phân loại hƣớng đối tƣợng (object-based) đã đƣợc Luận
án nghiên cứu đối với ảnh vệ tinh độ phân giải không gian cao. Ngoài cấp
xám độ ảnh mà phƣơng pháp điểm ảnh (pixel-based) sử dụng, nhiều chỉ tiêu
thống kê về cấu trúc không gian cấp xám độ ảnh trong lô rừng và đất rừng
đƣợc nghiên cứu nhằm nâng cao khả năng phân loại các trạng thái nhƣ độ
lệch chuẩn, mức độ đồng nhất (Homogeneity), mức độ khác biệt
(Dissimilarity), mức độ ngẫu nhiên (Entropy) phân bố cấp xám độ ảnh.
Kết quả nghiên cứu đóng góp cho thực tiễn giải đoán ảnh vệ tinh về hệ
thống trạng thái rừng và đất lâm nghiệp có thể phân biệt đƣợc trên ảnh SPOT5, mức độ tách biệt các trạng thái để từ đó định hƣớng kiểm tra, chỉnh lý bản đồ
kết quả giải đoán ở ngoài thực địa giúp giảm chi phí, nhân công hiện trƣờng.
Kết quả nghiên cứu sẽ đóng góp hoàn thiện biện pháp kỹ thuật, định
mức kinh tế kỹ thuật giải đoán ảnh vệ tinh xây dựng bản đồ hiện trạng rừng.
Hơn nữa, nghiên cứu đã chỉ ra có thể dùng những ngƣỡng cấp xám độ, đặc
trƣng cấp xám độ ảnh vệ tinh để giải đoán trên nhiều cảnh ảnh thay vì giải
đoán từng cảnh ảnh độc lập trƣớc đây.
Các đặc trƣng ảnh vệ tinh tính theo phƣơng pháp hƣớng đối tƣợng
trong luận án là tiền đề nghiên cứu phân loại hiện trạng rừng đối với những
ảnh vệ tinh độ phân giải cao đang và sẽ đƣợc ứng dụng tại Việt Nam nhƣ ảnh
SPOT-6, SPOT-7, VNREDSat-1,...
4
3. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chung: Đánh giá đƣợc khả năng phân loại các trạng thái rừng
và đất lâm nghiệp tỉnh Bắc Kạn dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5 góp phần xây
dựng cơ sở lý luận và thực tiễn ứng dụng ảnh viễn thám độ phân giải cao
trong điều tra tài nguyên rừng Việt Nam.
Mục tiêu cụ thể:
- Đề xuất đƣợc phƣơng pháp phù hợp hiệu chỉnh ảnh hƣởng địa hình
trên ảnh vệ tinh SPOT-5 tỉnh Bắc Kạn.
- Xây dựng đƣợc bản đồ trữ lƣợng gỗ dựa vào ảnh vệ tinh SPOT-5 theo
phƣơng pháp nhóm điểm quan sát gần cấp xám độ nhất (k-nn).
- Phân loại đƣợc các trạng thái rừng và đất rừng tỉnh Bắc Kạn dựa vào
ảnh vệ tinh SPOT-5.
- Xây dựng đƣợc quy trình giải đoán ảnh vệ tinh SPOT-5 thiết lập bản
đồ hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp.
4. Những đóng góp mới
Hiệu chỉnh ảnh hƣởng địa hình trên ảnh vệ tinh SPOT-5 theo phƣơng
pháp thống kê bán thực nghiệm hệ số c cho kết quả phù hợp hơn thống kê
thực nghiệm trong điều kiện tỉnh Bắc Kạn.
Trong trƣờng hợp quan hệ giữa cấp xám độ ảnh vệ tinh SPOT-5 và trữ
lƣợng gỗ yếu hoặc không có tƣơng quan, bản đồ trữ lƣợng gỗ cho từng điểm
ảnh xây dựng theo phƣơng pháp nhóm điểm quan sát gần cấp xám độ nhất (knn) có độ chính xác không cao.
Theo phƣơng pháp phân loại ảnh vệ tinh SPOT-5 hƣớng đối tƣợng,
ngoài cấp xám độ, chỉ số cấu trúc không gian cấp xám độ cho đối tƣợng nhƣ
Homogeneity, Dissimilarity và Entropy đóng góp quan trọng để phân loại
trạng thái rừng và đất lâm nghiệp.
5
Xây dựng đƣợc 60.827 tổ hợp cáp xám độ và chỉ số cấu trúc không
gian cấp xám độ ảnh SPOT-5 làm khóa để giải đoán ảnh vệ tinh xây dựng bản
đồ hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp.
5. Đối tƣợng, phạm vi và giới hạn nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu: các nội dung nghiên cứu đƣợc thực hiện trên địa
bàn tỉnh Bắc Kạn. Đây là tỉnh điều kiện tự nhiên, kinh tế-xã hội, đặc điểm lâm
nghiệp tƣơng đối đại diện cho các tỉnh miền núi vùng Đông bắc của Việt Nam.
Hơn nữa, tỉnh Bắc Kạn là một trong hai tỉnh thực hiện thí điểm điều tra, kiểm
kê rừng toàn quốc giai đoạn 2011-2016 vì vậy Luận án có thể kế thừa khối
lƣợng lớn các dữ liệu điều tra hiện trƣờng cũng nhƣ thành quả của Dự án.
Đối tƣợng nghiên cứu là tất cả các trạng thái rừng và đất lâm nghiệp.
Giới hạn nghiên cứu:
- Phạm vi: nghiên cứu thực hiện trên 278.941 ha rừng và đất lâm
nghiệp trong vùng ảnh vệ tinh không bị ảnh hƣởng mây, bóng mây, bóng núi,
trên tổng diện tích tự nhiên 485.944 ha tỉnh Bắc Kạn.
- Hệ thống phân loại rừng: nghiên cứu áp dụng hệ thống phân loại rừng
và đất lâm nghiệp của Dự án Tổng điều tra, kiểm kê rừng toàn quốc giai đoạn
2013-2016 nhƣng loại bỏ tiêu chí lập địa (rừng núi đất, núi đá), nguồn gốc
hình thành (rừng nguyên sinh, thứ sinh) vì ảnh vệ tinh quang học khó có thể
nhận biết.
6. Cấu trúc luận án
Ngoài phần tài liệu tham khảo và các phụ lục luận án gồm các phần sau đây:
Phần mở đầu
Chƣơng 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Chƣơng 2: Nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu
Chƣơng 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Kết luận, tồn tại và kiến nghị.
6
Chƣơng 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Sự phát triển công nghệ viễn thám
Viễn thám là một ngành khoa học, thực sự phát triển mạnh mẽ qua hơn
năm thập kỷ gần đây, khi mà công nghệ vũ trụ đã cho ra các ảnh số, bắt đầu
đƣợc thu nhận từ các vệ tinh trên quĩ đạo của trái đất vào năm 1960.
Bức ảnh đầu tiên, chụp trái đất từ vũ trụ, đƣợc cung cấp từ tàu
Explorer-6 vào năm 1959. Tiếp theo là chƣơng trình vũ trụ Mercury năm
1960, cho ra các sản phẩm ảnh chụp từ quỹ đạo trái đất có chất lƣợng cao, ảnh
màu có kích thƣớc 70mm, đƣợc chụp từ một máy tự động. Vệ tinh khí tƣợng
đầu tiên (TIR0S-1), đƣợc phóng lên quĩ đạo trái đất vào tháng 4 năm 1960,
mở đầu cho việc quan sát và dự báo khí tƣợng. Vệ tinh khí tƣợng NOAA, đã
hoạt động từ sau năm 1972, cho ra dữ liệu ảnh có độ phân giải thời gian cao
nhất, đánh dấu cho việc nghiên cứu khí tƣợng trái đất từ vũ trụ một cách tổng
thể và cập nhật từng ngày.
Sự phát triển của viễn thám, đi liền với sự phát triển của công nghệ
nghiên cứu vũ trụ, phục vụ cho nghiên cứu trái đất và các hành tinh và khí
quyển. Các ảnh chụp nổi, thực hiện theo phƣơng đứng và xiên, cung cấp từ vệ
tinh Gemini năm 1965, đã thể hiện ƣu thế của công việc nghiên cứu trái đất.
Tiếp theo, tầu Apolo cho ra sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ, có kích thƣớc
ảnh 70mm, chụp về trái đất, đã cho ra các thông tin vô cùng hữu ích trong
nghiên cứu mặt đất. Ngành hàng không vũ trụ Nga đã đóng vai trò tiên phong
trong nghiên cứu trái đất từ vũ trụ.
Việc nghiên cứu trái đất đã đƣợc thực hiện trên các con tàu vũ trụ có
ngƣời nhƣ Soyuz, các tàu Meteor và Cosmos (từ năm 1961), hoặc trên các
trạm chào mừng Salyut. Sản phẩm thu đƣợc là các ảnh chụp trên các thiết bị
7
quét đa phổ phân giải cao, nhƣ MSU-E (trên Meteor - priroda). Các bức ảnh
chụp từ vệ tinh Cosmos có dải phổ nằm trên 5 kênh khác nhau, với kích thƣớc
ảnh 18cm x 18cm. Ngoài ra, các ảnh chụp từ thiết bị chụp KATE-140, MKF6M trên trạm quỹ đạo Salyut, cho ra 6 kênh ảnh thuộc dải phổ 0,40 đến
0,89µm. Độ phân giải mặt đất tại tâm ảnh đạt 20m x 20m.
Tiếp theo vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS (sau đổi tên là Landsat-1),
là các vệ tinh thế hệ mới hơn nhƣ Landsat-2, Landsat-3, Landsat-4 và
Landsat-5. Ngay từ đầu, ERTS-1 mang theo bộ cảm quét đa phổ MSS với bốn
kênh phổ khác nhau, và bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với ba kênh phổ
khác nhau. Ngoài các vệ tinh Landsat-2, Landsat-3, còn có các vệ tinh khác là
SKYLAB năm 1973 và HCMM năm 1978. Từ 1982, các ảnh chuyên đề đƣợc
thực hiện trên các vệ tinh Landsat TM-4 và Landsat TM-5 với 7 kênh phổ từ
dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt. Điều này tạo nên một ƣu thế mới
trong nghiên cứu trái đất từ nhiều dải phổ khác nhau. Ngày nay, ảnh vệ tinh
chuyên đề từ Landsat-7, Landsat-8 đã đƣợc phổ biến, cho phép ngƣời sử dụng
ngày càng có điều kiện để tiếp cận với phƣơng pháp nghiên cứu môi trƣờng
qua các dữ liệu vệ tinh.
Dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT của Pháp khởi đầu từ năm 1986, trải qua các
thế hệ SPOT-1, SPOT-2, SPOT-3, SPOT-4, SPOT-5, SPOT-6 và SPOT-7 đã
đƣa ra sản phẩm ảnh số thuộc hai kiểu phổ, kênh toàn sắc (panchoromatic) với
độ phân dải không gian từ 10m x 10m đến 1,5m x 1,5m, và đa kênh SPOT-XS
(hai kênh thuộc dải phổ nhìn thấy, một kênh thuộc dải phổ hồng ngoại) với độ
phân giải không gian 20m x 20m, 10m x 10m đến 6m x 6m. Đặc tính của ảnh
vệ tinh SPOT là cho ra các cặp ảnh phủ chồng cho phép nhìn đối tƣợng nổi
trong không gian ba chiều. Điều này giúp cho việc nghiên cứu bề mặt trái đất
đạt kết quả cao, nhất là trong việc phân tích các yếu tố địa hình.
8
Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu trái đất bằng viễn thám đƣợc
đẩy mạnh do áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật mới với việc sử dụng các ảnh
radar. Viễn thám radar tích cực, thu nhận ảnh bằng việc phát sóng dài siêu tần
và thu tia phản hồi, cho phép thực hiện các nghiên cứu độc lập, không phụ
thuộc vào mây. Sóng radar có đặc tính xuyên qua mây, lớp đất mỏng và thực
vật và là nguồn sóng nhân tạo, nên nó có khả năng hoạt động cả ngày và đêm,
không phụ thuộc vào nguồn năng lƣợng mặt trời. Các bức ảnh tạo nên bởi hệ
radar đƣợc ghi nhận đầu tiên trên bộ cảm Seasat. Đặc tính của sóng radar là
thu tia phản hồi từ nguồn phát với góc xiên rất đa dạng. Sóng này hết sức
nhạy cảm với độ ghồ ghề của bề mặt vật, đƣợc chùm tia radar phát tới, vì vậy
nó đƣợc ứng dụng cho nghiên cứu cấu trúc một khu vực nào đó.
Bảng 1.1: Tóm tắt sự phát triển viễn thám qua các sự kiện
Năm
1800
1839
1847
1850-1860
1873
1909
1910-1920
1920-1930
1930-1940
1940
1950
1950-1960
1961
Sự kiện
Phát hiện ra tia hồng ngoại
Bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp ảnh đen trắng
Phát hiện cả dải phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy
Chụp ảnh từ kinh khí cầu
Xây dựng học thuyết về phổ điện từ
Chụp ảnh từ máy bay
Giải đoán từ không trung
Phát triển ngành chụp và đo ảnh hàng không
Phát triển kỹ thuật radar (Đức, Mỹ, Anh)
Phân tích và ứng dụng ảnh chụp từ máy bay
Xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến không nhìn thấy
Nghiên cứu sâu về ảnh cho mục đích quân sự
Liên xô phóng thành công tàu vũ trụ có ngƣời lái và chụp ảnh trái đất
từ ngoài vũ trụ
1960-1970 Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám
1972
Mỹ phóng vệ tinh Landsat-1
1970-1980 Phát triển mạnh mẽ phƣơng pháp xử lý ảnh số
1980-1990 Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat
1986
Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quĩ đạo
1990 đến Phát triển bộ cảm thu đo phổ, tăng dải phổ và số lƣợng kênh phổ, tăng
nay
độ phân giải của bộ cảm. Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mới.
(Nguồn: [3])
9
Sự phát triển của ảnh vệ tinh độ phân giải không gian cao đang là xu
hƣớng chính mà công nghệ viễn thám hƣớng tới. Từ năm 1999 đến nay đã có
tới 18 vệ tinh chụp ảnh độ phân giải cao từ 0,31m đến 5m với kênh ảnh toàn
sắc và 2m đến 20m với các kênh đa phổ. Mức độ chi tiết của các ảnh vệ tinh
đã mở ra nhiều hƣớng ứng dụng và nâng cao hiệu quả trong quản lý tài
nguyên thiên nhiên trên thế giới.
Bảng 1.2: Vệ tinh chụp ảnh độ phân giải cao đang hoạt động
TT
Ngày phóng
vệ tinh
Độ phân giải
Tên ảnh
không gian
Số kênh phổ
(m)
1
24/9/1999 IKONOS
0,82-3,2
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
2
18/10/2001 QuickBird
0,65-2,62
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
3
4/5/2002 SPOT-5
2,5-20
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
4
21/5/2004 FORMOSAT-2
2-8
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
5
5/5/2005 CARTOSAT-1
2,5
1 kênh toàn sắc
6
24/1/2006 ALOS
7
18/9/2007 WorldView-1
8
29/8/2008 RapidEye
9
6/9/2008 GeoEye-1
10
11
12
13
14
8/10/2009 WorldView-2
16/12/2011 Pleiades-1A
9/9/2012 SPOT-6
2/12/2012 Pleiades-1B
7/5/2013 VNREDSat-1
2,5-10
0,46
5
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
1 kênh toàn sắc
5 kênh phổ
0,46-1,84
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
0,46-1,84
1 kênh toàn sắc, 8 kênh phổ
0,5-2
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
1,5-6
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
0,5-2
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
2,5-10
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
15
21/11/2013 SkySat-1
0,9-2
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
16
30/6/2014 SPOT-7
1,5-6
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
0,9-2
1 kênh toàn sắc, 4 kênh phổ
0,31-3,7
1 kênh toàn sắc, 28 kênh phổ
17
18
8/7/2014 SkySat-2
13/8/2014 WorldView-3
(Nguồn: [19])
10
Nhờ sự tiến bộ và sự phát triển vƣợt bậc của viễn thám đã cho phép
mở ra những hƣớng ứng dụng mới của khoa học công nghệ này, đăc biệt
trong hƣớng địa lý ứng dụng và ngày càng thể hiện tính hiệu quả khi vận dụng
trong thực tiễn của nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: nghiên cứu đánh giá các
loại tài nguyên, nghiên cứu môi trƣờng và biến động môi trƣờng, nghiên cứu
hệ sinh thái, tổ chức lãnh thổ và quản lý môi trƣờng. Các ứng dụng chính của
viễn thám có thể kể đến nhƣ sau:
- Quản lý và giám sát hiện trạng sử dụng đất;
- Quản lý và giám sát tài nguyên rừng, đa dạng sinh học: phân loại lớp
phủ, xây dựng bản đồ hiện trạng kiểm kê tài nguyên rừng, giám sát diễn biến
tài nguyên rừng, giám sát sinh khối, trữ lƣợng các bon của rừng, phát hiện và
cảnh báo cháy rừng, giám sát côn trùng và sâu bệnh phá hoại rừng...
- Quản lý và giám sát môi trƣờng nông nghiệp: trƣợt lở đất, sụt lún đất,
các thiên tai khác nhƣ: sa mạc hóa, ngập lụt, xói lở, phòng chống thảm hoạ
thiên tai...
- Quản lý và giám sát hệ thống thủy lợi: đánh giá tổng hợp lƣu vực
sông, dòng chảy sông, cân bằng nƣớc của lƣu vực, lƣợng dòng chảy rắn, hệ
thống tƣới tiêu, hệ thống hồ đập chứa nƣớc...
- Quản lý và giám sát trong nông nghiệp, đảm bảo an ninh lƣơng thực:
xác định thành phần, cơ cấu cây trồng; quản lý, lập bản đồ diện tích canh tác;
dự báo năng suất cây trồng; giám sát mùa màng; quản lý tình hình dịch bệnh
và đánh giá thiệt hại...
- Quản lý và giám sát thủy sản: dự báo ngƣ trƣờng khai thác hải sản xa
bờ và qui hoạch vùng nuôi trồng thủy sản...
- Quản lý và giám sát chăn nuôi: theo dõi, giám sát, xây dựng quy
hoạch cơ sở chăn nuôi, vùng phát triển cây trồng làm thức ăn chăn nuôi...
11
Nhƣ vậy từ năm 1959 khi có bức ảnh chụp trái đất từ vũ trụ, công nghệ
vũ trụ nói chung và công nghệ ảnh viễn thám nói riêng đã có những bƣớc tiến
vƣợt bậc. Sự tiến bộ về công nghệ đƣợc thể hiện trên ba khía cạnh đó là độ
phân giải không gian đã tăng từ 1km lên đến 31cm cho mỗi điểm ảnh, số kênh
phổ đã tăng từ 1 kênh đến 28 kênh và số lƣợng các loại vệ tinh chụp ảnh trái
đất có độ phân giải không gian cao đã lên đến 18 vệ tinh. Chính vì vậy, ngoài
nghiên cứu kỹ thuật phân loại hiện trạng thảm thực vật trên ảnh vệ tinh có độ
phân giải trung bình còn cần bổ sung những nghiên cứu về kỹ thuật phân loại
ảnh vệ tinh có độ phân giải cao nhằm khai thác tối đa thông tin trên ảnh vệ
tinh [30].
1.2. Ảnh vệ tinh SPOT-5
Vệ tinh SPOT-5 (Systeme Pour L’observation de La Terre) đƣợc Trung
tâm nghiên cứu không gian Pháp phóng lên vũ trụ ngày 4 tháng 5 năm 2002.
Giai đoạn vận hành thử nghiệm và định chuẩn thông số xử lý ảnh đƣợc thực
hiện từ tháng 5 năm 2002 đến tháng 3 năm 2003 [31-33]. Giai đoạn chụp
chính thức và cung cấp ảnh diễn ra liên tục từ tháng 3 năm 2003 đến nay.
Vệ tinh SPOT-5 bay trên quỹ đạo đồng bộ mặt trời ở độ cao 822 km so
với bề mặt trái đất. Vệ tinh đƣợc thiết kế hai bộ cảm: HRG (High Resolution
Geometric) và HRS (High Resolution Stereoscopic) để thu ảnh lập thể trên
cùng quỹ đạo bay. Thời gian chụp lại có điều khiển của con ngƣời từ 1-4
ngày, thời gian chụp lại không điều khiển là 26 ngày. Mỗi cảnh ảnh phủ rộng
diện tích bề mặt 3.600 km2 (60km x 60km). Ảnh chụp đƣợc thiết kế với năm
dải phổ khác nhau gồm: bƣớc sóng 480-710 µm cho kênh toàn sắc, bƣớc sóng
500-590 µm (xanh lá cây) cho kênh 1, bƣớc sóng 610-680 µm (đỏ) cho kênh
2, bƣớc sóng 780-890 µm (cận hồng ngoại) cho kênh 3, bƣớc sóng 1.5801.750 µm (hồng ngoại nhiệt) cho kênh 4. Miền giá trị ảnh đƣợc thiết kế từ 0
đến 255 giá trị (ảnh 8 bít). Độ phân giải không gian của ảnh đƣợc thiết kế với
12
ba loại gồm: 5m với kênh toàn sắc; 10m với kênh xanh, đỏ và cận hồng ngoại;
20m với kênh hồng ngoại nhiệt. Do có bộ cảm chụp ảnh lập thể HRS (2 ảnh
tại một vùng) nên có thể cung cấp ảnh vệ tinh SPOT-5 với độ phân giải 2,5m
cho kênh toàn sắc.
Bảng 1.3: Đặc trƣng ảnh SPOT-5
TT
Đặc điểm
Thông số
1
Độ rộng cảnh chụp
60 km x 60 km
2
3
Thời gian chụp lại có điều khiển của
con ngƣời
Thời gian chụp lại không điều khiển
1-4 ngày
26 ngày
2,5 m; 5 m đối với kênh toàn sắc
4
Độ phân giải không gian
10 m đối với ảnh đa phổ
20 m đối với kênh nhiệt
1 kênh toàn sắc: 480-710 µm
4 kênh đa phổ:
5
Số kênh
Xanh lá cây: 500-590 µm
Đỏ: 610-680 µm
Cận hồng ngoại: 780-890 µm
Kênh hồng ngoại nhiệt: 1.580-1.750 µm
6
Khoảng giá trị
8 bít (0-255)
Vệ tinh SPOT-5 đƣợc thiết kế cho những mục đích nhƣ quy hoạch sử
dụng đất, quy hoạch cơ sở hạ tầng, đánh giá môi trƣờng, nghiên cứu biển,
theo dõi tài nguyên thiên thiên, nông nghiệp.
13
(Nguồn: [4])
Hình 1.1: Sơ đồ bảng chắp cảnh ảnh SPOT-5 lãnh thổ Việt Nam
Từ năm 2002 đến nay, vệ tinh SPOT-5 đã chụp hàng trục ngìn cảnh ảnh
thuộc lãnh thổ Việt Nam, trong số đó có 5.112 (tính đến 18/4/2015) cảnh ảnh
có tỷ lệ mây từ 20% trở xuống. Để phủ kín toàn bộ lãnh thổ Việt Nam bằng ảnh
SPOT-5 cần 261 cảnh ảnh. Nhƣ vậy theo lý thuyết thì số lƣợng ảnh tốt này phủ
gần 24 lần lãnh thổ Việt Nam trong vòng 14 năm . Ảnh vệ tinh hiện nay phần
lớn đƣợc lƣu trữ tại hãng SPOT và một phần lƣu tại Cục Viễn thám Quốc gia.
