Ứng dụng ảnh viễn thám Landsat thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt tỉnh Vĩnh Long

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP

KHOA TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

BÀI TẬP LỚP

Tên đề tài:

Ứng dụng ảnh viễn thám Landsat thành lập
bản đồ lớp phủ bề mặt tỉnh Vĩnh Long

Ngành: Quản lý đất đai

Giảng viên hướng dẫn:
Lâm Tuyết Hương
Sinh viên thực hiện:
Trần Công Thành
Trần Minh Phướng
Hồ Chí Linh
Đỗ Huỳnh Hương
Trần Hữu Nhật
Đồng Tháp 6/2016


I.

Mở đầu
1. Tính cấp thiết

Lớp phủ mặt đất là tất cả các thành phần vật chất tự nhiên và nhân tạo bao
phủ trên bề mặt trái đất bao gồm các yếu tố thực vật (mọc tự nhiên hoặc được

trồng), các công trình kinh tế – xã hội được xây dựng của con người, thổ nhưỡng,
nước, dải đất cát…Lớp phủ mặt đất thể hiện trạng thái tự nhiên.
Trải qua thời gian, lớp phủ mặt đất đã không ngừng biến đổi đặc biệt dưới tác
động mạnh mẽ của thiên tai, con người – đó là các hoạt động phát triển kinh tế –
xã hội. Nghiên cứu xây dựng bản đồ lớp phủ mặt đất bằng công nghệ viễn thám và
GIS giúp rút ngắn thời gian so với các công nghệ xây dựng bản đồ trước đây đồng
thời góp phần quan trọng trong công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên, đánh giá
hiện trạng lớp phủ thực vật.
Ngày nay việc sử dụng thông tin vệ tinh viễn thám trong nghiên cứu, giám
sát Trái Đất đã trở thành một nhu cầu thiết yếu của nhiều quốc gia, trong đó có
Việt Nam. Công nghệ viễn thám ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều
ngành, nhiều lĩnh vực từ khí tượng – thủy văn, địa chất, môi trường cho đến nông
– lâm – ngư nghiệp,… trong đó có việc quan sát phân tích đặc điểm, kích thước,
màu sắc, diện tích, vị trí …. của các đối tượng trên lớp phủ bề mặt với độ chính
xác khá cao, từ đó có thể giúp các nhà quản lý có thêm nguồn tư liệu để thành lập
bản đồ một cách nhanh chóng với độ chính xác cao hơn trước so với việc thành lập
bản đồ thủ công.
Vĩnh Long là một tỉnh nằm ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long, thuộc
miền Nam Việt Nam có dân số tổng cộng trên khoản 1 triệu người. Hiện nay, Vĩnh
Long đã và đang được đầu tư để phát triển ngành nông nghiệp, đặc biệt là sản xuất
lúa, là một trong những tỉnh xuất khẩu gạo lớn nhất cả nước. Sự phát triển kinh tế
đã đem lại được những kết quả tốt nhưng mặt trái của sự phát triển này là những
tác động đến tài nguyên thiên nhiên, môi trường và thay đổi lớp phủ mặt đất.
Bài báo cáo sẽ giới thiệu kết quả thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất ở khu vực
Vĩnh Long bằng cách sử dụng công nghệ viễn thám.
Vì vậy, đề tài “Ứng dụng ảnh viễn thám Landsat thành lập bản đồ lớp phủ bề
mặt tỉnh Vĩnh Long” được thực hiện.
2. Mục tiêu, đối tượng
• Đối tượng khảo sát: tỉnh Vĩnh Long
• mục tiêu: ứng dụng ảnh viễn thám Landsat thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt

•

tỉnh Vĩnh Long.
Dữ liệu ảnh:


Sử dụng ảnh vệ tinh Lansat 8 khu vực đồng bằng sông cửu long năm 2015, độ
phân giải 30m x 30m. ảnh được lấy từ trang .
3.

Lịch sử nghiên cứu của đề tài (tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước)
-

Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất khu vực chân
mây, huyện Phú Lọc tỉnh Thừa Thiên Huế.
Phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh bằng phần mềm ENVI 4.7:
• Phương pháp giải đoán ảnh: sử dụng phương pháp phân loại có kiểm
soát (Supervised Classification). Sử dụng thuật toán phân loại hàm xác
suất cực đại (Maximum Likelihood Classification) – đây là phương
pháp phân loại có độ chính xác cao và đã dược sử dụng nhiều.
•

Phương pháp sử dụng các phần mềm Map info

•

Quy trình

Ảnh vệ tinh lansat 8

Ghép các kênh phổ, tổ hợp màu: 7;
5; 3

Cắt khu vực nghiên cứu theo ranh giới hành chính


Phân loại
-

Xây dựng khóa giải đoán
Lựa chọn mẫu
Lựa chọn thuật toán phân loại

Sau phân loại
Đổi màu.
Thống kê

Chuyển
dữ liệu

Phần mềm map
info để trình bày
bản đồ

Bản đồ khu vực
vĩnh long

4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Thu thập dữ liệu ảnh lansat 8 từ />- Giải đoán ảnh bằng các phương pháp giải đoán.
- Thống kê

- Chuyển dữ liệu qua map info
- Biên tập bản đồ.


-

II.
1.

Xuất file ảnh

Nội Dung Nghiên Cứu
Phạm vi nghiên cứu
- Vị trí dịa lý:
Vĩnh Long là tỉnh nằm ở khu vực trung tâm Đồng bằng sông Cửu
Long (Tọa độ: 10°14′41″B 105°57′32″Đ); cách thành phố Hồ Chí Minh
136 km về phía Đông Bắc và thành phố Cần Thơ 40 km về phía Nam;
Phía Bắc và Đông Bắc giáp tỉnh Tiền Giang và Bến Tre; Phía Đông Nam
giáp tỉnh Trà Vinh; Phía Tây Nam giáp giáp tỉnh Hậu Giang và thành phố
Cần Thơ; Phía Tây Bắc giáp tỉnh Đồng Tháp.
Vĩnh Long có diện tích tự nhiên 1.479,128 km2 bằng 0,4% diện tích
cả nước, dân số năm 2010 là 1.031.994 người, bằng 1,3% dân số cả nước.
Vĩnh Long có địa thế trải rộng dọc theo sông Tiền và sông Hậu, thấp dần
từ Bắc xuống Nam. Địa hình tương đối bằng phẳng (độ dốc nhỏ hơn 20),
cao trình khá thấp so với mực nước biển. Cao trình tuyệt đối từ 0,6 đến
1,2m chiếm 90% diện tích tự nhiên của toàn tỉnh, phần còn lại là thành
phố Vĩnh Long và thị trấn Trà Ôn có độ cao trung bình khoảng 1,25m.
Đây là dạng địa hình đồng bằng ngập lụt cửa sông, tiểu địa hình của tỉnh
có dạng lòng chảo ở giữa trung tâm tỉnh và cao dần về 2 hướng bờ sông
Tiền, sông Hậu, sông Măng Thít và ven các sông rạch lớn. Không chịu

ảnh hưởng của nước mặn và ít bị tác động của lũ. Phân cấp địa hình tỉnh
có thể chia ra 3 cấp như sau:
- Vùng có cao trình từ 1,0 đến 2,0m (chiếm 37,17% diện tích) ở ven sông
Hậu, sông Tiền, sông Măng Thít, ven sông rạch lớn cũng như đất cù lao
giữa sông và vùng đất giồng gò cao của huyện Vũng Liêm, Trà Ôn. Nơi
đây chính là địa bàn phân bố dân cư đô thị, các khu công nghiệp, đầu mối
giao thông thuỷ bộ. .
- Vùng có cao trình từ
0,4 đến 1,0m (chiếm
61,53% diện tích)
phân bố chủ yếu là đất
2-3 vụ lúa với tiềm
năng tưới tự chảy khá
lớn, năng suất cao.
Trong đó vùng phía
Bắc quốc lộ 1A là


vùng chịu ảnh hưởng lũ tháng 8 hàng năm, dân cư phân bố ít trên vùng
đất này.
- Vùng có cao trình nhỏ hơn 0,4m (chiếm 1,3% diện tích) có địa hình
thấp trũng, ngập sâu. Cơ cấu sản xuất nông nghiệp chủ yếu lúa 2 vụ (lúa
Đông Xuân - Hè Thu, lúa Hè Thu - Mùa)..
- Với địa hình trên, trong thế kỷ XXI có thể chịu tác động của hiện tượng
biến đối khí hậu toàn cầu chung, song không lớn (có 2 dự báo: vào cuối
thế kỷ những vùng có cao trình 0,5 m có thể bị lụt, dự báo khác gần 1
m)..
Tài nguyên thiên nhiên:
Đất đai của tỉnh Vĩnh Long được hình thành do kết quả trầm tích biển lùi
Holocene (cách nay khoảng 5.000-11.200 năm) dưới tác động của sông

Mekong. Theo kết quả điều tra khảo sát thổ nhưỡng của Chương trình
Đất tỉnh Vĩnh Long năm 1990-1994, Vĩnh Long có 4 nhóm đất chính: đất
phèn 90.779,06 ha (chiếm 68,94% diện tích), đất phù sa 40.577,06 ha
(chiếm 30,81% diện tích), đất cát giồng 212,73 ha (chiếm 0,16% diện
tích), đất xáng thổi 116,14 ha (chiếm 0,09% diện tích).
Theo số liệu thống kê, tính đến ngày 1/1/2010, tổng diện tích tự nhiên
toàn tỉnh có 147.912,7 ha được chia ra 5 loại đất sử dụng như sau (tỉnh
không có đất lâm nghiệp): Đất nông nghiệp 116.180,6 ha, chiếm 78,6%;
Đất chuyên dùng 9.163,9 ha, chiếm 6,2%; Đất ở nông thôn 5.502,3 ha,
chiếm 3,7%; Đất ở đô thị 656,8 ha, chiếm 0,44%; Đất chưa sử dụng,
105,3 ha, chiếm 0,07%.
Theo Nghị quyết số 32/2006/NQ- CP ngày 17 tháng 11 năm 2006 của
Chỉnh phủ phê duyệt điều chỉnh quy hoạch sử dụng đất và kế hoạch sử
dụng đất 2006-2010 tỉnh Vĩnh Long thì đất sản xuất nông nghiệp có
106.738 ha, trong đó đất trồng cây hàng năm có 51.722 ha, đất trồng cây
lâu năm là 55.016 ha (cây ăn trái, cây công nghiệp và các loại cây lâu
năm khác). Thực tế sử dụng đất đến 1/1/2010 cho thấy đất sản xuất nông
nghiệp, cũng như đất trồng cây hàng năm đều đạt mức lớn hơn mục tiêu
quy hoạch, chủ yếu theo hướng tăng diện tích màu và cây ăn trái. Tổng
kết 5 năm chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông nghiệp, lãnh đạo tỉnh, ngành
nông nghiệp cũng như các huyện thị đều thống nhất tăng diện tích cây ăn
trái, giảm diện tích chuyên lúa (giảm lúa vụ 3, bỏ diện tích 2 vụ lúa) tăng
diện tích luân canh lúa và hoa màu.
-

2.

Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu
- Dữ liệu:

Ảnh Viễn Thám Lansat Đồng Bằng Sông Cửu Long, VN_Tỉnh, Bản đồ giao
thông
- Phương pháp:
+ Lấy ảnh Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long từ trang web
/>+ Sử dụng map info cắt ranh khu vực cần khảo sát

+ Sử dụng phần mềm Envi để mở ảnh Lansat với 3 kênh phổ để tạo màu tự
nhiên cho ảnh, ghép ảnh, cắt gọn ảnh,….


Ghép kênh phổ

Vĩnh Long thu gọn

+ Sử dụng Envi cắt tỉnh Vĩnh Long từ khu vực đồng bằng sông Cửu Long,
phân loại ảnh với 2 hình thức chính là có kiểm soát và không kiểm soát….
• Phân loại đa phổ là tự dộng phân loại tất cả các pixel trong ảnh thành
lớp phủ đối tượng, dựa vào phương pháp được sử dụng trong ENVI
người ta chia thành 2 loại chính: phân loại có giám sát (Supervised
Classification) và phân loại không giám sát (Unsupervised
Classification).
• Trong khuôn khổ bài báo này sử dụng phương pháp phân loại có giám
sát (Supervised Classification), đây là phương pháp phân loại dựa trên
1 tập hợp các pixel mẫu (ROI) đã được chọn trước, dựa vào tập hợp
các mẫu này để xác định các pixel có cùng một số đặc trưng về phổ từ
đó phân loại chúng trên toàn bề mặt của ảnh.
• Sử dụng thuật toán phân loại hàm xác suất cực đại (Maximum
Likelihood Classification) – đây là phương pháp phân loại có độ chính
xác cao và đã dược sử dụng nhiều. Phương pháp này sẽ xem mỗi lớp

trong mỗi kênh phổ có sự phân bố chuẩn. Các pixel sẽ được phân loại
vào lớp mà nó có xác suất cao nhất.
• Phương pháp này sẽ coi mỗi lớp trong mỗi kênh phổ có sự phân bố
chuẩn. Các pixel sẽ được phân loại vào lớp mà nó có xác suất cao


nhất. Việc tính toán không chỉ dựa vào giá trị khoảng cách mà còn dựa
vào các xu thế biến thiên độ sáng trong mỗi lớp.

3. Kết quả thảo luận
3.1 Kết quả khóa giải đoán

Khóa giải đoán ảnh là chuẩn giải đoán cho đối tượng nhất định bao gồm
tập hợp các yếu tố ảnh, đặc điểm chi tiết của các đối tượng trên ảnh. và dấu hiệu
do giải đoán ảnh thiết lập, nhằm trợ giúp cho công tác giải đoán nhanh và đạt
được kết quả giải đoán chính xác thống nhất do các đối tượng từ nhiều người
khác nhau
Khóa giải đoán ảnh được thành lập dựa trên ảnh viễn thám qua những chi
tiết như yếu tố ảnh ( gồm 8 yếu tố: độ đậm nhạt, màu sắc, kiểu mẫu, cấu trúc
ảnh, hình dạng , kích thước, phân bố của các đối tượng trên ảnh và các yếu tố
ảnh…)
Ảnh viễn thám Landsat khu vực tỉnh Vĩnh Long được chụp vào
10/02/2015 gồm có 6 đối tượng: Sông ngòi, đất lúa, đất dân cư, đất cây lâu
năm, đất mặt nước, đất lúa đã thu hoạch (đất trống). Kết quả xây dựng khóa
giải đoán ảnh viễn thám Landsat được tổ hợp màu theo các kênh phổ: Kênh phổ
số 7 (R), kênh phổ số 5 (G) và kênh phổ số 3 (B) được thể hiện chi tiết trong
bảng 1 bên dưới
Bảng 1. Khóa giải đoán ảnh Landsat tổ hợp màu theo các kênh phổ 7 (R), 5 (G),
3 (B) khu vực tỉnh Vĩnh Long.
STT

Đối tượng

1

Sông ngòi

Hình mẫu

Yếu tố ảnh
Có màu xanh dương,
cấu trúc mịn

Yếu tố phi ảnh
(yếu tố tự nhiên)
Nằm ranh tỉnh,
hai bên rìa
tỉnh,các nhánh
sông nhỏ nằm rải


rác bên trong

2

3

Đất dân cư

Đất mặt

nước

Hỗn hợp nhiều màu:
hồng nhạt lẫn điểm
trắng và tím, cấu trúc
hạt thô

Phân bố rải rác
dọc đường đi và
ven sông

Pha lẫn nhiều màu:
lam đậm, đen và lam
nhạt..

Nằm ở phía Nam
Vĩnh Long, nằm
trong khoảng khu
vực Thiện
Mỹ,Trà Ôn…

4

Đất lúa

Có màu xanh lá cây
cấu trúc mịn

Nằm ở giữa Vĩnh
Long, trong khu

vực Phú Lộc,
Tam Bình…

5

Đất cây lâu
năm

Cấu trúc xanh lá cây,
hạt thô

Khu vực Cồn

6

Đất lúa đã
thu hoạch
(đất trống)

Màu trắng nhạt , mịn

Trong khoản khu
vực Nhơn Bình,
Trà Ôn...

Thông tin đối tượng: gồm có 6 đối tượng:
+ Sông, rạch có xanh đậm, phân bố ven ranh tỉnh Vĩnh Long chủ yếu theo hướng
Tây Bắc – Đông Nam.
+Cây lâu năm có màu xanh lục đậm, tập trung chủ yếu ở khu vực phía bắc của tỉnh
và ở 3 cồn của Vĩnh Long

+ Dân cư có màu hồng nằm chủ yếu ở ven sông và một số nằm ở ven các vùng đất
nông nghiệp, đất mặt nước..
+ Đất mặt nước có màu xanh nhạt nằm xen kẽ với đất nông nghiệp và đất ở


+ Lúa có màu lục nhạt tập trung chủ yếu ở trung tâm của tỉnh Vĩnh Long, được
chia thành từng ô.
+ Đất trống có màu trắng nhạt tập trung chủ yếu ở khu vực gần đất mặt nước và
lúa.
Có 2 đường giao thông chính: có đường quốc lộ 1A đi qua, đường tỉnh lộ 80.

ảnh sau phân loại


Sau khi khảo sát thực địa đồng thời so sánh với các nguồn tài liệu thu thập được về
đặc điểm lớp phủ của khu vực nghiên cứu cho thấy phương pháp phân loại bănhf
thuật toán Maximum Likelihood Classification cho kết quả khá chính xác. Các đối
tượng rừng tự nhiên, rừng trồng, lúa, mặt nước, đất cát đều được phân biệt khá rõ
nên việc giải đoán ảnh khá thuận lợi. Những đối tượng có phổ phản xạ gần giống
nhau thì việc giải đoán, phân loại cũng gặp những khó khăn do phổ phản xạ trên
ảnh của chúng dễ lẫn lộn và khó phân biệt.
- Kết quả thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất khu vực Vĩnh Long cho thấy diện
tích đất nông nghiệp chiếm diện tích lớn nhất 685,651,500 Meters².Phân bố
chủ yếu ở hầu khắp các huyện. Diện tích một số đối tượng như : đất trống
(lúa đã thu hoạch) diện tích 34,164,000 Meters² phân bố ở phía Đông Nam
huyện Trà Ôn…; đất ở, diện tích 90,927,000 Meters². Phân bố chủ yếu ở ven
sông…..
3.2 Thành lập bản đồ lớp phủ

Ảnh được chỉnh sửa, thanh lập bản đồ trên phần mềm mapinfo 10.1 gồm các dữ

liệu như ảnh đã qua phân loại trên phần mềm envi, dữ liệu hành chính VN Tinh,
dữ liệu giao thông, thông tin chú giải….


KẾT LUẬN

III.

Thông qua việc sử dụng phương pháp phân loại có kiểm soát ta có thể thành lập
các bản đồ lớp phủ bề mặt cho các tỉnh. Dựa vào đó ta có thể quan sát phân tích đặc
điểm, kích thước, màu sắc, diện tích, vị trí …. của các đối tượng trên lớp phủ bề mặt.
Từ đó nhờ vào công nghệ viễn thám ta có thể sử dụng ảnh viễn thám để điều tra và
giám sát tài nguyên trên bề mặt đất của khu vực nghiên cứu. Chẳng hạn giám sát tài
nguyên đất, tài nguyên nước, tài nguyên rừng và nhiều nguồn tài nguyên khác của đất
nước để có thể thấy được sự thay đổi trên bề mặt đất, từ đó có thể đưa ra các giải pháp
để giải quyết vấn đề
Thông qua quá trình phân tích giải đoán ảnh dựa trên phần mềm Envi và Map info,
chúng tôi đã thành lập bản đồ lớp phủ bề mặt Vĩnh Long gồm có 6 đối tượng: dân cư,
đất nông nghiệp, đất cây lâu năm, đất mặt nước, sông rạch và đất trống, những đối
tượng này phân bố ở các nơi khác nhau, màu sắc hình dạng, kích thước đều khác
nhau…. Bản đồ lớp phủ bề mặt cho ta thấy được hiện trạng hiện thời của tỉnh Vĩnh
Long với các đối tượng tương ứng với các mục đích sử dụng về nông nghiệp giúp ta
biết được diện tích, vị trí của các đối tượng trên bản đồ. Nhìn chung tỉnh Vĩnh Long
phát triển về Trồng Lúa và Cây Lâu Năm và có tiềm năng phát triển thủy sản bởi sông
nhiều và có 2 con sông lớn Tiền Giang và Hậu Giang cung cấp nước….
TÀI LIỆU THAM KHẢO

IV.

-

Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất khu vực chân mây,
huyện Phú Lọc tỉnh Thừa Thiên Huế