Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS đánh giá tính biến động rừng ngập mặn ở huyện cần giờ, thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
‫ءءءءءءءء‬

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP
Đề tài:

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH
GIÁ TÍNH BIẾN ĐỘNG RỪNG NGẬP MẶN Ở HUYỆN
CẦN GIỜ, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH.

SVTH: NGUYỄN THANH THOẠI
Chuyên ngành: Hệ thống thông tin địa lý
Niên khóa: 2013-2017

Tháng 6/2017


ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ TÍNH
BIẾN ĐỘNG RỪNG NGẬP MẶN Ở HUYỆN CẦN GIỜ, THÀNH PHỐ
HỒ CHÍ MINH.

Sinh viên thực hiện
NGUYỄN THANH THOẠI

Tiểu luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng
Kỹ sư nghành Hệ thống thông tin địa lý

Giảng viên hướng dẫn
TS. TRẦN THỐNG NHẤT
Trường Đại học Tài Nguyên và Môi Trường

Tháng 6/2016


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên tôi xin gửi lời tri ân sâu sắc đến thầy PGS.TS Nguyễn Kim Lợi và
các quý thầy cô trong bộ môn GIS và Tài Nguyên, cùng tất cả các quý thầy cô tại
Trường Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh đã cung cấp cho tôi kiến thức và giúp đỡ
chân tình dành cho tôi trong bốn năm học tập tại trường.
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy TS. Trần Thống Nhất,
giảng viên Trường Đại Học Tài nguyên và môi Trường đã hướng dẫn, đóng góp ý
kiến trong suốt thời gian làm tiểu luận để tôi có thể hoàn thành bài tiểu luận tốt
nghiệp.
Tôi xin cảm ơn tất cả các anh chị trong Bộ môn GIS và Tài nguyên và tập thể
DH13GI đã luôn bên cạnh giúp đỡ tận tình, động viên tôi trong suốt bốn năm theo học
tại Trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh.
Cuối cùng, con xin gửi lời biết ơn sâu sắc đối với cha mẹ và gia đình, những
người đã chăm sóc nuôi dạy con thành người và luôn luôn động viên tinh thần cho con
để con yên tâm hoàn thành bài tiểu luận tốt nghiệp.

TP.HCM, ngày 26 tháng 06 năm 2017

Nguyễn Thanh Thoại
Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM.
Khoa Môi trường và tài Nguyên.
Số điện thoại: 0986125326.
Email:

i

TÓM TẮT
Tiểu luận tốt nghiệp “ Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS đánh giá tính
biến động rừng ngập mặn huyện Cần Giờ, TP.HCM trong giai đoạn 2006 – 2016 ” đã
được thực hiện từ tháng 02/2017 đến 06/2017.
Phương pháp tiếp cận đề tài là sử dụng công nghệ viễn thám kết với công nghệ GIS.
 Nội dụng đề tài cần nghiên cứu là:
-

Nghiên cứu lý thuyết thực phủ, viễn thám, GIS.

-

Thu thập dữ liệu ảnh vệ tinh, các số liệu thống kê

-

Tiến hành phân loại, xử lý sau khi phân loại, tiến hành xây dựng bản đồ thực
phủ qua các năm, bản đồ hiện trạng rừng, bản đồ biến động RNM.

-

Rút ra các kết luận về kết quả đạt được và đánh giá phương pháp thực hiện.

-

Đưa ra kết luận và kiến nghị.

 Sau quá trình thực hiện đề tài sẽ thu được một số kết quả như sau.
-

Bản đồ thực phủ khu vực huyện Cần Giờ, TP.HCM của các năm 2006 và 2016
với 5 loại thực phủ Dân cư – giao thông, bãi bồi – đất trống, rừng ngập mặn,
nước mặt, nuôi trồng thủy sản – làm muối với bản đồ tỉ lệ 1:30000.

-

Bản đồ hiên trạng rừng ngập mặn huyện Cần Giờ của các năm 2006 và 2016
với bản đồ tỉ lệ 1:30000.

-

Số liệu thống kê diện tích các loại thực phủ Dân cư – giao thông, bãi bồi – đất
trống, rừng ngập mặn, nước mặt, nuôi trồng thủy sản - làm muối qua các năm
2006 và 2016.

-

Số liệu thống kê diện tích biến động rừng ở giai đoạn 2006 – 2016.
Với kết quả đã đạt được, có thể nhận thấy việc sử dụng công nghệ viễn thám và

GIS là phương pháp có hiệu quả với độ chính xác khá cao, tiết kiệm chi phí trong
việc phân loại và phân tích biến động thực phủ.

ii


MỤC LỤC

MỤC LỤC .....................................................................................................................iii

DANH MỤC VIẾT TẮT ............................................................................................... v
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................... vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................ vii
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ. ........................................................................................ 1
1.1

Tính cấp thiết đề tài. .......................................................................................... 1

1.2

Mục tiêu đề tài................................................................................................... 2

1.2.1 Mục tiêu chung .............................................................................................. 2
1.2.2 Mục tiêu cụ thể .............................................................................................. 2
1.3

Giới hạn đề tài. .................................................................................................. 2

1.3.1 Về không gian. ............................................................................................... 2
1.3.2 Về thời gian. .................................................................................................. 2
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ................................................................ 3
2.1

Khu vực nghiên cứu. ......................................................................................... 3

2.1.1 Vị trí địa lý ..................................................................................................... 3
2.1.2 Địa hình. ........................................................................................................ 5
2.1.3 Khí hậu........................................................................................................... 5
2.1.4 Thổ nhưỡng.................................................................................................... 5
2.2Quy trình phân loại ảnh. ......................................................................................... 6

2.3 Mức độ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên. ................................................ 9
2.4

Giới thiệu vệ tinh Landsat. .............................................................................. 11

2.4.1 Sơ lược về vệ tinh Landsat 5 ....................................................................... 12
2.4.2 Sơ lược về vệ tinh Landsat 8. ........................................................................ 13
2.5

Một số khái niệm liên quan. ............................................................................ 14

2.5.1 Khái niệm rừng ngập mặn. .......................................................................... 14
2.5.2 Khái niệm biến động.................................................................................... 14
2.6

Tổng quan về các nghiên cứu liên trong nước và ngoài nước. ....................... 15

2.6.1 Nghiên cứu liên quan trong nước. ............................................................... 15
2.6.2 Nghiên cứu liên quan thế giới. .................................................................... 16
2.7

Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất. ............................................................... 17

CHƯƠNG 3: DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.................................. 19
3.1

Dữ liệu............................................................................................................. 19
iii

3.2

Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 20

3.2.1 Khảo sát thực địa ......................................................................................... 23
3.2.2 Hệ thống phân loại theo khu vực nghiên cứu. ............................................. 27
3.2.3 Lựa chọn phương pháp phân loại. ............................................................... 28
3.2.4 Xử lý dữ liệu ảnh. ........................................................................................ 30
3.2.5 Giải đoán ảnh vệ tinh. .................................................................................. 30
3.2.6 Đánh giá độ chính xác và xử lý sau khi phân loại. ...................................... 33
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................... 36
4.1

Kết quả ............................................................................................................ 36

4.1.1 Kết quả phân loại và xử lý sau khi phân loại............................................... 36
4.1.2 Hiện trạng lớp phủ cần giờ năm 2006 ......................................................... 38
4.1.3 Hiện trạng lớp phủ Cần Giờ 2016 ............................................................... 40
4.1.4 Hiện trạng RNM Cần Giờ qua các năm 2006 và 2016. ............................... 42
4.1.5 Kết quả đánh giá độ chính xác và thống kê biến động ................................ 44
4.1.6 Bản đồ biến động rừng ngập mặn Cần Giờ 2006-2016. .............................. 46
4.2 Thảo luận. ........................................................................................................... 50
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. .............................................................. 52
5.1

Kết luận. .......................................................................................................... 52

5.2

Kiến nghị. ........................................................................................................ 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 54

iv


DANH MỤC VIẾT TẮT
RNM: Rừng ngập mặn
NASA: National Aeronautics Space Administration
ĐPGKG: Độ phân giải không gian
GIS: Geographic Information System
GPS: Global Information System
RS: Viễn Thám
ERTS: Earth Resource Technology Sattellite
MLC: Maximum Likelihood Classifier
UBND: Ủy ban nhân dân

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Ứng dụng chính của vệ tinh Landsat. .......................................................... 11
Bảng 2.2: Một số thông số của ảnh vệ tinh Landsat 5 ................................................. 13
Bảng 2.3: Một số thông số của ảnh vệ tinh Landsat 8. ................................................. 14
Bảng 2.4: Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất. ............................................................ 18
Bảng 3.1: Dữ liệu ảnh thu thập sử dụng trong đề tài. ................................................... 19
Bảng 3.2: Bảng thông kê điểm mẫu. ............................................................................ 23
Bảng 3.3: Một số điểm mẫu đặc trưng. ........................................................................ 24
Bảng 3.4: Hệ thống phân loại lớp phủ theo khu vực nghiên cứu. ................................ 27
Bảng 3.5: Thành lập khóa giải đoán cho khu vực nghiên cứu. .................................... 31

Bảng 3.6: Đánh giá sự khác biệt mẫu huấn luyện 2006 ............................................... 32
Bảng 3.7: Đánh giá sự khác biệt mẫu huấn luyện 2016. .............................................. 33
Bảng 4.1: Thống kê diện tích các loại lớp phủ huyện Cần Giờ 2006. ........................ 38
Bảng 4.2: Thống kê diện tích các loại lớp phủ huyện Cần Giờ 2016. ......................... 40
Bảng 4.3:Kết quả đánh giá độ chính xác sau khi phân loại năm 2006. ........................ 44
Bảng 4.4: Kết quả đánh giá độ chính xác sau khi phân loại năm 2016. ....................... 44
Bảng 4.5: Thống kê diện tích biến động lớp phủ huyện Cần Giờ qua các năm 2006 và
2016. ............................................................................................................................. 45
Bảng 4.6: Thống kê diện tích biến động lớp phủ huyện Cần Giờ trong giai đoạn 2006
– 2016. .......................................................................................................................... 48
Bảng 4.7: Thống kê diện tích thay đổi biến động RNM huyện Cần Giờ giai đoạn 2006
– 2016 ........................................................................................................................... 48

vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Vị trí địa lý huyện Cần Giờ , TP.HCM. ......................................................... 4
Hình 2.2: Quy trình phân loại ảnh. ................................................................................. 8
Hình 2.3: Mức độ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên. ........................................ 10
Hình 2.4: Vệ tinh landsat 5. .......................................................................................... 12
Hình 2.5: Vệ tinh Landsat 8. ........................................................................................ 13
Hình 3.1: Ảnh tổ hợp màu thật của khu vực nghiên cứu qua các thời kỳ .................... 20
Hình 3.2: Sơ đồ phương pháp nghiên cứu. ................................................................... 22
Hình 3.3: Các điểm khảo sát thực địa. .......................................................................... 24
Hình 3.4: Phương pháp phân loại gần đúng MCL. ...................................................... 29
Hình 4.1: Kết quả phân loại 2006. ................................................................................ 36
Hình 4.2: Kết quả phân loại 2016. ................................................................................ 37
Hình 4.3: Bản đồ thực phủ ở huyện Cần Giờ năm 2006. ............................................. 39
Hình 4.4: Bản đồ thực phủ huyện Cần Giờ năm 2016. ................................................ 41

Hình 4.5: Bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn huyện Cần Giờ năm 2006 ...................... 42
Hình 4.6: Bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn huyện Cần Giờ năm 2016 ...................... 43
Hình 4.7: Bản đồ biến động rừng ngập mặn huyện Cần Giờ giai đoạn ....................... 47
Hình 4.8: Biểu đồ cột thể hiện diện tích rừng thêm mới và mất đi huyện Cần giờ giai
đoạn 2006 – 2016. ........................................................................................................ 49

vii


CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ.
1.1

Tính cấp thiết đề tài.

Biến đổi khí hậu đã và đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến thế giới nói chung và
Việt Nam nói riêng. Trong những năm qua Việt Nam đã phải gánh chịu nhiều thiên tai
nguy hiểm như bão lớn, nắng nóng, lũ lụt, hạn hán và khí hậu khắc nghiệt gây thiệt hại
lớn về tính mạng con người và vật chất.
Những nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng nguyên nhân chính của biến đổi khí
hậu là các hoạt động của con người làm cho khí hậu biến đổi. Vì vậy con người cần
phải có những hành động thiết thực để ngăn chặn và hạn chế tác hại của hiện tượng
này và công cuộc bảo vệ rừng cũng là những yếu tố chính để chánh khỏi những tác
động trên.
Từ các yếu tố trên đã nhận thấy huyện Cần Giờ là một huyện ven biển nằm ở
phía đông nam của Thành phố Hồ Chí Minh, cách trung tâm khoảng 50km. Đây là
thảm thực vật bao gồm nhiều loại cây chủ yếu là diện tích rừng ngập mặn (RNM) .
Thảm thực vật ở huyện Cần Giờ được xem như lá phổi xanh bảo vệ cư dân và hệ sinh
thái đất ngập nước đồng thời có vai trò quan trọng trong việc chống biến đổi khí hậu,
nhưng vì nhu cầu phát triển kinh tế con người đang tàn phá nghiêm trọng. Vì vậy, việc
giám sát rừng một cách nhanh chóng và chính xác trở thành yêu cầu cấp thiết và đưa

ra các biện pháp bảo vệ phù hợp hơn.
Dựa vào lợi thế giám sát từ xa của vệ tinh Landsat là vệ tinh tài nguyên của Mỹ
do Cơ quan Hàng không và Vũ trụ (NASA) quản lý. Hiện nay đây là nguồn ảnh miễn
phí có độ phân giải không gian(ĐPGKG) trung bình (15 m). Do đó, việc tận dụng
được nguồn ảnh này nhằm thực hiện các ứng dụng trong giám sát tài nguyên môi
trường là nhu cầu rất cấp thiết. Vì vậy, đề tài tập trung vào khả năng ứng dụng công
nghệ GIS và viễn thám nhằm sử dụng hiệu quả nguồn dữ liệu miễn phí hiện đang góp
phần trong công tác điều tra và giám sát rừng một cách hiệu quả.
Vì những lý do trên nên đề tài “ Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS đánh
giá tính biến động của RNM ở huyện Cần Giờ thành phố Hồ Chí Minh.” mang tính
cấp thiết.

1


1.2

Mục tiêu đề tài
1.2.1 Mục tiêu chung
Xây dựng bản đồ phân tích, đánh giá biến động lớp RNM khu vực huyện Cần

Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh giai đoạn 2006 đến 2016 bằng công nghệ viễn thám và
GIS.
1.2.2 Mục tiêu cụ thể
Thành lập bản đồ lớp phủ khu vực huyện Cần giờ, thành phố Hồ Chí Minh năm
2006 và 2016 với tỉ lệ 1:30000.
Thành lập bản đồ hiện trạng RNM khu vực huyện Cần Giờ, thành phố Hồ Chí
Minh năm 2006 và 2016với tỉ lệ 1:30000.
Thành lập bản đồ và đánh giá tính biến động lớp RNM khu vực huyện Cần
Giờ, thành phố Hồ Chí Minh từ giai đoạn 2006 đến 2016 với tỉ lệ 1:30000.

1.3

Giới hạn đề tài.
1.3.1 Về không gian.
Phạm vi đề tài được thực hiện trên địa bàn huyện Cần Giờ, thành phố Hồ Chí

Minh.
1.3.2 Về thời gian.
Khoảng thời gian nghiên cứu đề tài : 2006 đến 2016.
Thời gian thực hiện đề tài : từ tháng 02/2017 đến tháng 06/2017
Thời gian lấy mẫu thực địa : tháng 4/2017

2


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
2.1 Khu vực nghiên cứu.
2.1.1 Vị trí địa lý
Cần Giờ cách trung tâm thành phố Hồ Chí Minh khoảng 50km theo đường
chim bay.
Cần giờ có tổng diện tích tự nhiên là 70421 ha, chiếm khoảng 1/3 diện tích toàn
thành phố Hồ Chí Minh, trong đó đất lâm nghiệp chiếm là 32109 ha, bằng 46.45%
diện tích toàn huyện Cần Giờ, đất, sông, rạch chiếm 2285 ha, bằng 32% diện tích toàn
huyện Cần Giờ. Ngoài ra còn có trên 5000 ha diện tích trồng lúa, cây ăn trái, cây cối
và làm muối. Đặc biệt trong diện tích toàn huyện thì diện tích vùng đất bị ngặp mặn
chiếm lên tới 56,7% diện tích toàn huyện, tạo nên một hệ sinh thái rừng ngập mặn Cần
Giờ độc đáo, hệ sinh thái chủ yếu trông rừng ngập mặn là cây đước, cây bần, mắm....
(Cổng thông tin điện tử ủy ban nhân dân huyện Cần Giờ, 2005).
Rừng ngặp măn Cần giờ nằm gọn trong huyện Cần giờ của thành phố Hồ Chí
Minh. Đây là vùng đất phù sa bồi tụ nằm giữa sông Đồng Nai, sông Sài Gòn, sông

Vàm Cỏ.
Tọa độ nằm ở từ 10022’14’’ đến 10037’39’’ vĩ độ Bắc, từ 106046’12’’ đến
107000’50’’ kinh độ Đông.
Huyện Cần Giờ tiếp giáp với các tỉnh Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu ở phía
Đông, phía Tây tiếp giáp với Tiền Giang, Long An, phía Bắc tiếp giáp với huyện Cái
Bè, thành phố Hồ Chí Minh, phía Nam giáp với Biển Đông. (Lê Cát Thành, 2012)
Có chiều dài từ Bắc xuống Nam là 35km, Đông sang Tây là 30km và có 20km
đường bờ biển chạy dọc theo hướng Tây Nam – Đông Bắc.

3


Hình 2.1: Vị trí địa lý huyện Cần Giờ , TP.HCM.

4


2.1.2 Địa hình.
Vùng của sông ven biển Cần Giờ là một bộ phận nhỏ nằm trong vùng của sông
ven biển sông Đồng Nai. Đây là một vùng đất có địa hình trũng có hệ thống kênh rạch
chằng chịt, chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của chế độ thủy triều biển Đông và nền đất được
hình thành từ các quá trình tương tác sông, biển. Tất cả những yếu tố trên tạo nên
những đặc điểm tự nhiên riêng biệt mang nhiều thuận lợi và khó khăn cho việc quy
hoạch trong phát triển vùng. (Huỳnh Ngọc Cẩn, Vũ Hải Yến, 2014)
2.1.3 Khí hậu
Khí hậu ở huyện Cần Giờ có hai mùa khá là rõ rệt, mùa mưa bắt đầu từ tháng 5
đến tháng 10 kết thúc, mùa khô bắt đầu từ tháng 11 và kết thức vào tháng 4 năm sau.
Nhiệt độ tương đối cao và ổn định, trung bình khoảng 250C đến 290C nhưng
đôi khi nhiệt độ cao tuyệt đối là 38,20C, thấp tuyệt đối là 14,40C
Độ ẩm trung bình từ 73% đến 85%, độ bốc hơi từ 3.5 đến 6mm/ngày, trung

bình 5mm/ngày, cao nhất 8mm/ngày
Lượng mưa trung bình hằng năm từ 1000mm đến 1402 mm, trong mùa mưa
lượng mưa tháng thấp nhất 100mm, tháng nhiều nhất 240mm. Mùa mưa hướng gió
chính là hướng Tây – Tây Nam, mùa khô hướng gió chính là hướng Bắc – Đông Bắc.
(Cổng thông tin điện tử ủy ban nhân dân huyện Cần Giờ, 2005)
2.1.4 Thổ nhưỡng.
Cần giờ chủ yếu phát triển trên một đầm mặn mới, do phù sa sông Sài Gòn và
sông Đồng Nai mang đến và lắng động lại tại thành đất nền. Đất hình thành tại huyện
Cần Giờ được tạo ra bởi quá trình lặng tự trầm tích sét, quá trình phèn hóa và quá
trình nhiễm mặn
Bốn loại đất chính được phát hiện ở huyện Cần Giờ là đắt mặn, đất mặn phèn
ít, đất mặn phèn nhiều, đất cát mịn có pha rất ít bùn ven biển. (Cổng thông tin điện tử
ủy ban nhân dân huyện Cần Giờ, 2005)

5


2.2 Quy trình phân loại ảnh.
Quá trình tách thông tin từ ảnh vệ tinh có thể được thực hiện bằng máy tính hay
giải đoán bằng mắt. Trong đó phân loại ảnh là quá trình tách hay gộp thông tin dựa trên
các tính chất của phổ, không gian và thời gian cho bởi ảnh của đối tượng cần nghiên
cứu. Phương pháp phân loại ảnh được giới thiệu ở đây là các thuật toán được sử dụng
để phân các đối tượng nào đó có các tính chất tương đối đồng nhất về mặt phổ thành các
loại cơ bản được quan tâm bởi người giải đoán.
Như vậy cần phải phân biệt loại thông tin và loại phổ trong phân loại ảnh viễn
thám. Loại thông tin là những loại hình khác nhau của bề mặt đất mà người giải đoán cố
gắng xác định nó trong ảnh, ví dụ như loại hình sử dụng đất, loại đất đá, loại cây…mà
con người quan tâm ( dùng để thành lập bản đồ chuyên đề ). Loại phổ là nhóm các pixel
đồng nhất ( gần giống nhau ) về giá trị độ sáng trong các kênh phổ khác nhau của ảnh
vệ tinh. Mục tiêu của việc phân loại là làm phù hợp loại phổ của dữ liệu ảnh với thông

tin được yêu cầu bởi người giải đoán.
Phương pháp phân loại ảnh được thực hiện bằng cách gán tên loại ( loại thông
tin) cho các khoảng cấp độ sáng nhất định ( loại phổ ) thuộc một nhóm đối tượng nào đó
có tính chất tương đối đồng nhất về phổ nhằm phân biệt các nhóm đó với nhau trong
khuôn khổ ảnh. Tùy thuộc vào số loại thông tin yêu cầu, loại phổ trên ảnh được phân
thành các loại tương ứng dựa theo một quy luật quyết định nào đó được xác định trước.

6


 Trình tự phân loại gồm các bước sau.
Bước 1: Xác định số loại thông tin cần phân chia trong khu vực, các loại cần
được định nghĩa rõ ràng về mặt chỉ tiêu, các chỉ tiêu này cần được lựa chọn có tính đến
đặc thù của dữ liệu ảnh vệ tinh ( thời gian thu nhận ảnh, ĐPGKG phổ…).
Bước 2: Tuyển chọn các đặc trưng bao gồm các đặc trưng về phổ của đối tượng
( ảnh đa phổ ) biến động về thời gian ( ảnh đa thời gian ) hoặc cấu trúc cụ thể của đối
tượng nhằm thiết lập tiêu chuẩn cho phép phân biệt giữa các loại quan tâm (xử lý riêng
rẽ hoặc phối hợp với nhau ).
Bước 3: Chọn vùng mẫu trên ảnh bao gồm dữ liệu tương ứng với vùng mẫu
được khảo sát thực địa hoặc từ những dữ liệu cần thiết được lựa chọn dựa trên bước 1
và bước 2: Các số liệu được lấy trên cơ sở vùng mẫu có ý nghĩa quyết định trong việc
thành lập các chỉ tiêu và luật quyết định trong phân loại, từ đó chọn thuật toán thích hợp
của một trong hai phương pháp phân loại: phương pháp có giám định và phương pháp
phi giám định, còn gọi là phân loại giám sát và phi giám sát.
Bước 4: Ước tính thống kê vùng mẫu nhằm xác định các giá trị tương ứng với
loại phổ trong không gian đặc trưng của đối tượng quan tâm, từ đó áp dụng nhiều
phương pháp phân loại khác nhau ứng với vùng mẫu và so sánh kết quả đạt được nhằm
tìm thuật toán tối ưu cho cho kết quả phân loại.
Bước 5: Thực hiện phân loại, các pixel sẽ được phân tuần tự vào các loại tương
ứng đã xác định.

Bước 6: Ảnh sau khi phân loại được làm trơn bởi các thuật toán lọc, đây là giai
đoạn hậu phân loại.

7


Xác định các loại mẫu

Chọn đặc trưng phân loại

Mẫu dữ liệu huấn luyện

Huyến luyện giám định

Huyến luyện phi giám định

Luận quyết định

Ước tính thống kê

Phân loại

Phân loại các mảnh đa
cấp
- Bộ phân loại cây quyết
định
- Bộ phân loại khoảng
cách cự ly ngắn
- Bộ phân loại gần đúng
nhất- MCL

- Bộ phân loại luận lý mở
- Bộ phân loại hệ chuyên
gia
- Bộ phân loại hệ thần
kinh nhân tạo
-

Đánh giá kêt quả

Hình 2.2: Quy trình phân loại ảnh.

8


2.3 Mức độ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên.
Ảnh viễn thám sẽ cung cấp thông tin về các vật thể tương ứng với năng lượng
bức xạ với từng bước sóng do bộ cảm biến nhận được một dãi phổ xác định đặc trưng
này được gọi đặc trung phổ.
Phản xạ phổ ứng với từng lớp phủ mật đất cho thấy sự khác nhau do sự tương tác
giữa các bức xạ điện từ và vật thể, điều này cho phép RS có thể xác định hoặc phân tích
được đặc điểm của lớp phủ thông qua lường phản xạ phổ và các đặc tính mức độ xạ phổ
được thể hiện qua hình 2.4.


Đặc tính mức độ phản xạ phổ của đối tượng thực vật.
Khả năng phản xạ phổ của thực vật thay đổi theo chiều dài bước sóng và cơ chế

chịu trách nhiệm cho từng bộ phận riêng biệt của của quang phổ của thảm thực vật là
sắc tố, cấu trúc tế bào, thành phần nước.


Đặc tính mức độ phản xạ phổ của đối tượng thổ nhưỡng.
Khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng tăng theo chiều dài bước sóng đặc biệt là

trong vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại.
Tùy thuộc vào loại đất mà khả năng phản xạ phổ khác nhau.
Cấu trúc đất phụ thuộc vào tỉ lệ sét ( d< 0,002 mm), bụi (d= 0,002-0,05mm),
cát ( d > 0,05-2mm). Tùy thuộc vào tỷ lệ của 3 thành phần mà các loại đất có các tên
gọi khác nhau.
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản xạ của thổ nhưỡng là cấu trúc của đất,
độ ẩm, hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng oxy.


Đặc tính mức độ phản xạ phổ của đối tượng nước.
Khả năng phản xạ phổ của nước thay đổi theo chiều dài bước sóng chiếu tới và

thành phần vật chất có chứa nước, nó còn phụ thuộc vào bề mặt nước và trang thái của
nước.
Đường bờ nước được phát hiện trên kênh hồng ngoại và cận hồn ngoại, đặc tính
của nước phải sử dụng sóng nhìn thấy để nhận biết.
Một lớp nước mỏng hoặc mặt nước hấp thụ mạnh năng lượng ở dãi hồng ngoại
và cận hồng ngoại nên năng lượng phản xạ rất ít, nên không sử dụng kênh sóng dài cho
việc đoán đọc điều vẽ.
9


Khả năng phản xạ phổ của nước phụ thuộc vào thành phần của nước
Ở bước sóng dài khả năng phản xạ phổ của nước đục cao hơn nước trong
Hàm lượng chất colorophin trong nước làm giảm khả năng phản xạ phổ của nước
Ngoài ra độ mặn của nước biển, hàm lượng khí metan, oxy, nitơ cũng ảnh hưởng

đến khả năng phản xạ phổ của nước. (Nguyễn Đức Thuận, 2012)

Hình 2.3: Mức độ phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên.

10


2.4 Giới thiệu vệ tinh Landsat.
Vệ tinh Landsat là tên chung cho hệ thống các vệ tinh chuyên dùng vào mục
đích thăm dò tài nguyên Trái Đất. Đầu tiên nó mang tên ERTS ( Earth Resource
Technology Sattellite) - kỹ thuật vệ tinh thăm dò Trái đất. Hệ thống vệ tinh Landsat
cho tới nay có thể nói là hệ thống vệ tinh mang tính chất quốc tế. Có 7 vệ tinh trong
chương trình này. Và hiện nay là Landsat 7 và Landsat 8. Vệ tinh Landsat đầu tiên
được phóng vào ngày 23/7/1972 và ngừng hoạt động vào năm 1978. (Lê Văn Trung,
2015)
Bảng 2.1: Ứng dụng chính của vệ tinh Landsat.
Kênh phổ

Bước sóng

Ứng dụng

(μm)
Xanh lam

0,45-0,52

Ứng dụng nghiên cứu đường bờ, phân
biệt thực vật và đất, lập bản đồ về rừng
và xác định các đối tượng khác.

Xanh lục

0,52-0.60

Được dùng để đo phản xạ cực đại phổ
lục của thực vật và xác định trạng thái
thực vật, xác định các đối tượng khác.

Đỏ

0,63- 0,69

Dùng xác định vùng hấp thụ chlorophyl
giúp phân loại thực vật và xác định các
đối tượng khác.

Cận

hồng 0,76- 0,90

ngoại
Hồng

Dùng để xác định các kiểu thực vật,
trạng thái và sinh khối, độ ẩm của đất.

ngoại 1,55-1,75

sóng ngắn

Được sử dụng để xác định độ ẩm của
thực vật và đất, nghiên cứu đá khoáng,

2,08-2,35

tách tuyết và mây.

11


Hồng

ngoại 10,4-12,5

nhiệt

Được dùng để xác định thời điểm thực
vật bị sốc, độ ẩm của đất và thành lập
bản đồ nhiệt.

Kênh toàn sắc 0,52-0,90

Với độ phân giải thấp và giải phổ liên
tục ảnh của kênh này được sử dụng để
chồng ghép với các kênh ảnh khác, từ
đó vẽ đo chính xác các đối tượng.

Trong nội dụng thực hiện đề tài đã có sử dụng các ảnh vệ tinh Landsat 5 vào
năm 2006 và ảnh vệ tinh Landsat 8 vào năm 2016 để làm tư liệu chính phụ vụ chính

cho việc nghiên cứu và thực hiện đề tài.
2.4.1 Sơ lược về vệ tinh Landsat 5
Vệ tinh Landsat 5 được phóng vào ngày 1 tháng 3 năm 1984
Được ra mắt bởi : NASA
Tình trạng: đã được ngừng hoạt động ngày 5 tháng 6 năm 2013.

Hình 2.4: Vệ tinh landsat 5.

12


Bảng 2.2: Một số thông số của ảnh vệ tinh Landsat 5 (Landsat 5 History, 2016)
Kênh

Bước sóng

Loại

(μm)

Độ

phân

không gian
(m)

Kênh 1

0,45-0,52

Xanh lam

30

Kênh 2

0,52-0,60

Xanh lục

30

Kênh 3

0,63-0,69

Đỏ

30

Kênh 4

0,76-0,90

Cận hồng ngoại

30

Kênh 5

1,55-1,75

Hồng ngoại ngắn

30

Kênh 6

10,4-12,5

Hồng ngoại nhiệt

120

Kênh 7

2,08-2,35

Hồng ngoại ngắn

30

2.4.2 Sơ lược về vệ tinh Landsat 8.
Vệ tinh Landsat 8 được phóng vào ngày 11 tháng 2 năm 2013.
Được ra mắt bởi : NASA
Tình trạng: vẫn đang trong quá trình hoạt động.

Hình 2. 5: Vệ tinh Landsat 8.

13

giải


Bảng 2.3: Một số thông số của ảnh vệ tinh Landsat 8. (Lê Văn Trung, 2015)
Kênh

Bước sóng

Loại

(μm)

ĐPGKG
(m)

Kênh 1

0,43-0,45

Coastal aerosol

30

Kênh 2

0,45-0,51

Xanh lam

30

Kênh 3

0,53-0,59

Xanh lục

30

Kênh 4

0,64-0,67

Đỏ

30

Kênh 5

0,85-0,88

Cận hồng ngoại

30

Kênh 6

1,57-1,65

Hông ngoại ngắn 1

30

Kênh 7

2,11-2,29

Hồng ngoại ngắn 2

30

Kênh 8

0,50-0,68

Toàn sắc

15

Kênh 9

1,36-1,38

Cirrus

30

Kênh 10

10,6-11,19

Hồng ngoại nhiệt 1

100

Kênh 11

11,5-12,51

Hồng ngoại nhiệt 2

100

2.5 Một số khái niệm liên quan.
2.5.1 Khái niệm rừng ngập mặn.
Rừng ngập mặn là những quần xã thực vật hình thành ở vùng ven biển và cửa
sông những nơi bị tác động của thủy triều ở vùng nhiệt đới và Á nhiệt đới. Trên thế
giới có nhiều tên gọi khác nhau về RNM như “rừng ven biển”, “rừng ở vùng thủy
triều” và “rừng ngập mặn” (FAO, 1994). Ở Việt Nam, hầu hết các nhà khoa học đều
thống nhất tên gọi chung là “Rừng ngập mặn”. (Ngô Đình Quế, 2012)
2.5.2 Khái niệm biến động.
Từ trước đến nay chưa có khái niệm chính xác về đánh giá biến động. Nhưng
đánh giá biến động có thể được hiểu là: Việc theo dõi, giám sát và quản lý đối tượng
nghiên cứu để từ đó thấy được sự thay đổi về đặc điểm, tính chất của đối tượng nghiên
cứu, sự thay đổi có thể định lượng được. (Nguyễn Tiến Mạnh, 2008)

14

Đánh giá biến động RNM là đánh giá được sự thay đổi về rừng ngập mặn qua
các thời điểm dưới sự tác động từ các yếu tố tự nhiên, kinh tế - xã hội, sự khai thác, sử
dụng của con người. Mọi vật trên thế giới tự nhiên không bao giờ bất biến mà luôn
luôn biến động không ngừng, động lực của mọi sự biến động đó là quan hệ tương tác
giữa các thành phần của tự nhiên. Như vậy để khai thác tài nguyên rừng ngập mặn của
một khu vực có hiệu quả, bảo vệ nguồn tài nguyên quý giá này và không làm suy
thoái môi trường tự nhiên thì nhất thiết phải nghiên cứu RNM. Sự biến động rừng do
con người sử dụng vào các mục đích kinh tế - xã hội có thể phù hợp hay không phù
hợp với quy luật của tự nhiên, cần phải nghiên cứu để tránh sử dụng rừng có tác động
xấu đến môi trường sinh thái.
Như vậy biến động tình hình sử dụng rừng là xem xét quá trình thay đổi của
diện tích đất thông qua thông tin thu thập đựợc theo thời gian để tìm ra quy luật và
những nguyên nhân thay đổi từ đó có biện pháp sử dụng đúng đắn với nguồn tài
nguyên này. (Nguyễn Tiến Mạnh, 2008)
2.6 Tổng quan về các nghiên cứu liên trong nước và ngoài nước.
2.6.1 Nghiên cứu liên quan trong nước.
Nghiên cứu “Giám sát biến động rừng ngập mặn Cần Giờ sử dụng kỹ thuật
Viễn Thám và Gis” của tác giả Trần Trọng Đức và Phạm Bách Việt đã sử dụng hai
loại ảnh là Landsat ETM+ và ASTER thực hiện nghiên cứu biến động RNM.
Trong đó, tác giả đã thành lập bản đồ khu vực RNM Cần Giờ bằng phương
pháp phân loại gần đúng nhất và sau đó dùng phương pháp chồng lớp dữ liệu để đưa
ra số liệu chính xác về sự biến động rừng ngặp mặn Cần Giờ trong hai giai đoạn 1993
-2003 đã tạo nên được bản đồ biến động với 4 nhóm chủng loại chính đó là “ Biến
động” “ Không thay đổi” “ Diện tích tăng” và “ Diện tích giảm” thông qua bản đồ
biến đông thì đã thấy từ giai đoạn 1993 đến 2003 diện tích rừng ngặp mặn giảm 3000
ha. (Trần Trọng Đức , 2009)

15

Nghiên cứu “Ứng dụng ảnh vệ tinh Radar và quang học để thành lập một số
lớp thông tin về lớp phủ mặt đất” của nhóm tác giả Chu Hải Tùng, Đặng Trường
Giang, Phạm Văn Mạnh, Nguyễn Minh Ngọc. Ảnh radar ERS 1, 2, ảnh Envisat Asar
và ảnh SPOT 5 XS được kết hợp với nhau và thành lập được 18 lớp thực phủ khác
nhau . (Chu Hải Tùng, 2008)
Trong một nghiên cứu gần đây nhất đánh giá biến động rừng vào năm 20052015 về “Ứng dụng GIS và viễn thám trong giám sát biến động rừng huyện Cao
Phong, tỉnh Hòa Bình “ của nhóm đề tài Trần Thu Hà, Phùng Minh Tám, Phạm Thanh
Quế, Lê Thị Giang thuộc Đại Học Lâm Nghiệp và Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
trong đề tài nhóm đề tài đã sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh Landsat & ETM năm 2005 và
Landsat 8 năm 2015 với độ phân giải 30m. Tất cả các kết quả điều đươc thực hiện trên
ứng dụng kỹ thuật phân loại ảnh hướng đối tượng bằng phần mềm eCognition
Developer 9.0 và Arcgis 10.1 để đánh giá việc mất rừng và suy thoái rừng nhầm đáp
ứng yêu cầu quản lý và sử dụng đất ở huyện Cao Phong với kết quả thu được sau phân
loại đạt độ chính xác 83%. So sánh từ bản đồ sử dụng đất của địa phương trong giai
đoạn từ năm 2005 đến năm 2015 cho thấy tổng diện tích đất có rừng sau 10 năm đã
tăng từ 7975,77 ha lên 10300,64 ha. Nâng độ che phủ của rừng lên 31,32% lên
40,24%. (Trần Thu Hà và cộng sự, 2106)
Những nghiên cứu sử dụng dữ liệu ảnh vệ tinh quang học như Landsat đã cho
thấy khả năng cung cấp thông tin về tài nguyên môi trường nhanh chóng và chính xác
2.6.2 Nghiên cứu liên quan thế giới.
Trong đề tài “Analyzing Land Use/ Land Cover Chang Using Remote Sensing
and GIS in Rize, North-East Turkey” thì tác giả đã thành lập bản đồ biến động sử dụng
đất, lớp phủ mặt đất ở vùng Rize, Đông Bắc Thổ Nhĩ Kỳ với 7 loại lớp phủ. Dữ liệu tác
giả đã sử dụng trong đề tài này là ảnh Landsat MSS (1976) và Landsat ETM+ (2000)
với độ phân giải lần lượt là 79m và 30m. Tuy nhiên, ở đề tài này, tác giả không trình
bày rõ về phương pháp thực hiện mà chỉ chú trọng về đánh giá, thống kê biến động với
những thay đổi sâu sắc đối với đất nông nghiệp, đô thị, đồng cỏ và đất lâm nghiệp,
những nơi gần biển và có độ dốc thấp. (Selçuk Reis, 2008)

16