Ứng dụng ảnh viễn thám đa thời gian đánh giá mối quan hệ giữa yếu tố nhiệt độ với thảm thực vật rừng tại vườn quốc gia cát bà thành phố hải phòng

LỜI CẢM ƠN
Đƣợc sự đồng ý của Khoa Quản lý tài nguyên rừng và Môi trƣờng,
Trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam và Vƣờn quốc gia Cát Bà, thành phố
Hải Phịng tơi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Ứng dụng ảnh viễn thám đa thời
gian đánh giá mối quan hệ giữa yếu tố nhiệt độ với thảm thực vật rừng tại
Vườn quốc gia Cát Bà, thành phố Hải Phòng”.
Để thực hiện đƣợc đề tài này tôi đã nhận đƣợc sự quan tâm, động viên,
giúp đỡ từ phía thầy cơ, bạn bè và gia đình.
Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám Hiệu trƣờng Đại học Lâm Nghiệp
Việt Nam, quý thầy cô dạy trong ngành Quản lý tài nguyên thiên nhiên đã tạo ra
một môi trƣờng học tập tốt nhất, giúp tôi học hỏi và mở mang kiến thức trong
suốt thời gian 4 năm học.
Chân thành cảm ơn các cán bộ, nhân viên thuộc Vƣờn quốc gia Cát Bà đã
chỉ bảo, giúp đỡ tơi tận tình trong suốt q trình điều tra, khảo sát thực địa.
Đặc biệt, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến thầy
TS.Nguyễn Hải Hịa – Trƣởng Bộ mơn Kỹ thuật mơi trƣờng, Trƣờng Đại học
Lâm Nghiệp Việt Nam ngƣời tận tình hƣớng dẫn tôi trong suốt thời gian thực
hiện đề tài.
Cảm ơn gia đình, bạn bè cổ vũ động viên tơi trong q trình học tập tại
trƣờng. Tuy đã có những cố gắng nhƣng do thời gian và trình độ có hạn nên
chắc chắn khóa luận này cịn nhiều thiếu sót và hạn chế nhất định. Kính mong
nhận đƣợc sự góp ý của thầy cô và các bạn.
Hà Nội, ngày 20 tháng 05 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thị Loan


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 3
1.1. Tổng quan chung về công nghệ viễn thám và GIS ........................................ 3
1.1.1. Các khái niệm về công nghệ viễn thám, GIS .............................................. 3
1.1.2. Nguyên lý hoạt động của viễn thám............................................................ 4
1.1.3. Ƣu điểm và lịch sử phát triển của công nghệ viễn thám ............................. 5
1.2. Phát triển công nghệ viễn thám trên thế giới và ở Việt Nam......................... 6
1.2.1. Trên thế giới ................................................................................................ 6
1.2.2. Ở Việt Nam ............................................................................................... 10
1.3. Tổng quan về ảnh đa thời gian (ảnh Landsat) .............................................. 10
1.4. Ứng dụng chỉ số thực vật trong nghiên cứu lớp phủ.................................... 14
1.4.1. Trên thế giới .............................................................................................. 14
1.4.2. Tại Việt Nam ............................................................................................. 16
1.5. Tổng quan chung về cơng nghiệp hóa và sự nóng lên tồn cầu, biến đổi khí hậu ...... 17
1.6. Ứng dụng ảnh Landsat trong nghiên cứu thảm che và nhiệt độ .................. 19
1.6.1. Trên thế giới .............................................................................................. 19
1.6.2. Tại Việt Nam ............................................................................................. 20
1.7. Giới thiệu phần mềm thống kê R ................................................................. 21
1.8. Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu ................................................................. 21
CHƢƠNG II. MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...... 24


2.1. Mục tiêu nghiên cứu ..................................................................................... 24
2.1.1. Mục tiêu chung .......................................................................................... 24
2.1.2. Mục tiêu cụ thể .......................................................................................... 24

2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 24
2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................ 24
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 24
2.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 24
2.3.1. Nghiên cứu xây dựng bản đồ và đánh giá thực trạng biến đổi nhiệt độ tại
VQG Cát Bà giai đoạn 2002- 2017 ..................................................................... 24
2.3.2. Nghiên cứu xây dựng bản đồ và đánh giá sự thay đổi thảm thực vật rừng
tại VQG Cát Bà giai đoạn 2002- 2017 ................................................................ 25
2.3.3. Nghiên cứu mối quan hệ giữa yếu tố nhiệt độ với thảm thực vật tại VQG
Cát Bà .................................................................................................................. 25
2.3.4. Nghiên cứu đề xuất giải pháp bảo vệ và phát triển thảm thực vật rừng
thích ứng với sự thay đổi của yếu tố nhiệt độ tại khu vực nghiên cứu ............... 25
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .............................................................................. 25
2.4.1. Phƣơng pháp luận ...................................................................................... 25
2.4.2. Phƣơng pháp cụ thể ................................................................................... 27
2.4.2.1. Nghiên cứu đánh giá thực trạng biến đổi nhiệt độ tại VQG Cát Bà giai
đoạn 2002- 2017 .................................................................................................. 27
2.4.2.2 Nghiên cứu đánh giá sự thay đổi thảm thực vật rừng tại VQG Cát Bà giai
đoạn 2002- 2017 .................................................................................................. 33
2.4.2.3. Xây dựng mối quan hệ giữa yếu tố nhiệt độ với thảm thực vật tại VQG
Cát Bà .................................................................................................................. 37
2.4.2.4. Đề xuất giải pháp quản lý,bảo vệ và phát triển rừng thích ứng với sự
thay đổi của yếu tố nhiệt độ tại khu vực nghiên cứu. ......................................... 37
CHƢƠNG III. ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, XÃ HỘI KHU VỰC
NGHIÊN CỨU .................................................................................................... 38
3.1. Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu ....................................................... 38


3.1.1. Vị trí địa lý và ranh giới ............................................................................ 38
3.1.2. Địa hình ..................................................................................................... 38

3.1.3. Địa chất, thổ nhƣỡng ................................................................................. 39
3.1.4. Khí hậu thuỷ văn ....................................................................................... 41
3.2. Kinh tế xã hội ............................................................................................... 42
CHƢƠNG IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN ..... 44
4.1. Xây dựng bản đồ nhiệt bề măt (LST) VQG Cát Bà qua các năm nghiên cứu. ...44
4.1.1. Kết quả xây dựng bản đồ nhiệt bề mặt qua các năm nghiên cứu.............. 44
4.1.2. Đánh giá biến động nhiệt độ qua các năm nghiên cứu ............................. 46
4.2. Xây dựng bản đồ hiện trạng thảm thực vật rừng từng năm tại VQG Cát Bà ........ 47
4.2.1 Hiện trạng thảm thực vật qua các năm ....................................................... 47
4.2.2. Xây dựng bản đồ biến động thảm thực vật VQG Cát Bà qua các năm
nghiên cứu ........................................................................................................... 50
4.3. Xây dựng mối tƣơng quan giữa nhiệt độ và thảm thực vật rừng ................. 52
4.4. Đề xuất giải pháp bảo vệ và phát triển thảm thực vật rừng thích ứng với sự
thay đổi của yếu tố nhiệt độ tại khu vực nghiên cứu .......................................... 60
CHƢƠNG V. KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ ................................... 63
5.1. Kết luận ........................................................................................................ 63
5.2. Tồn tại........................................................................................................... 64
5.3. Kiến nghị ...................................................................................................... 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
BĐKH
GIS

Nghĩa Tiếng việt
Biến đổi khí hậu
Georaphical Information System: Hệ thống thơng tin địa

lý

GPS
NDVI

Global Positioning System: Hệ thống định vị toàn cầu
Nomalized Difference Vegetation Index: Chỉ số khác
biệt thực vật

LST

Nhiệt độ bề mặt

VQG

Vƣờn quốc gia


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Giai đoạn phát triển của viễn thám. ...................................................... 9
Bảng 1.2. Bảng đặc trƣng Bộ cảm của ảnh vệ tinh Landsat 7 và Landsat 8 ....... 12
Bảng 2.1. Bảng dữ liệu ảnh Landsat để tài sử dụng. ........................................... 27
Bảng 2.2 Giá trị bức xạ phổ trong Landsat 7. ..................................................... 32
Bảng 4.1: Kết quả nhiệt độ qua các năm nghiên cứu. ......................................... 46
Bảng 4.2. Chỉ số NDVI và diện tích thảm thực vật. ........................................... 47
Bảng 4.3. Độ chính xác bản đồ hiện trạng thảm thực vật năm 2017. ................. 49
Bảng 4.5. Độ chính xác bản đồ hiện trạng thảm thực vật năm 2009. ................ 49
Bảng 4.6. Độ chính xác bản đồ hiện trạng thảm thực vật năm 2015. ................ 50
Bảng 4.7. Biến động diện tích thảm thực vật qua các giai đoạn. ....................... 51
Bảng 4.8: Kết quả tƣơng quan LST và NDVI 2002. .......................................... 53

Bảng 4.9: Bảng kết quả tƣơng quan nhiệt độ bề mặt và thảm thực vật 2009. .... 54
Bảng 4.10: Bảng kết quả tƣơng quan nhiệt độ bề mặt và thảm thực vật 2017. .. 55
Bảng 4.11: Kết quả mơ hình 2 LST ~ NDVI2 năm 2002. ................................... 55
Bảng 4.12 : Kết quả mô hình 2 LST ~ NDVI2 năm 2009. .................................. 56
Bảng 4.13 : Kết quả mơ hình 2 LST ~ NDVI2 năm 2017. .................................. 58
Bảng 4.14: Kết quả mơ hình 3 LST ~ NDVI3 2002. ........................................... 59


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Ngun lý hoạt động của viễn thám. ..................................................... 5
Hình 1.2. Đồ thị phân bố các kênh phổ trên dải sóng điện từ của ảnh vệ tinh
Landsat 7 và 8. .................................................................................................... 13
Hình 4.1.Bản đồ nhiệt bề mặt 2002..................................................................... 44
Hình 4.2. Bản đồ giá trị NDVI 2002. .................................................................. 44
Hình 4.3. Bản đồ nhiệt bề mặt 2009.................................................................... 44
Hình 4.4. Bản đồ giá trị NDVI 2009 ................................................................... 45
Hình 4.5. Bản đồ nhiệt bề mặt 2015.................................................................... 45
Hình 4.6.Bản đồ giá trị NDVI 2015. .................................................................. 45
Hình 4.7. Bản đồ nhiệt bề mặt 2017.................................................................... 45
Hình 4.8. Bản đồ giá trị NDVI 2017. .................................................................. 45
Hình 4.9: Biều đồ biến động nhiệt qua các năm. ................................................ 46
Hình 4.10. Hiện trạng thảm thực vật VQG Cát Bà 2002. ................................... 47
Hình 4.11. Hiện trạng thảm thực vật VQG Cát Bà 2009. ................................... 47
Hình 4.12. Hiện trạng thảm thực vật VQG Cát Bà năm 2015 ............................ 48
Hình 4.13. Hiện trạng thảm thực vật VQG Cát Bà năm 2017 ............................ 48
Hình 4.14: Bản đồ biến động thảm thực vật rừng giai đoạn 2002 – 2009. ......... 51
Hình 4.15: Bản đồ biến động thảm thực vật rừng giai đoạn 2009 – 2015. ......... 51
Hình 4.16. Bản đồ biến động thảm thực vật rừng giai đoạn 2015 - 2017........... 52
Hình 4.17: Biểu đồ tƣơng quan LST ~ NDVI 2002. .......................................... 53
Hình 4.18: Biểu đồ tƣơng quan nhiệt độ bề mặt và thảm thực vật 2009. ........... 54

Hình 4.19: Biểu đồ kết quả tƣơng quan LST và NDVI 2017. ............................ 55
Hình 4.20: Biểu đồ kết quả tƣơng quan LST ~ NDVI2....................................... 56
Hình 4.21: Biểu đồ kết quả mơ hình 2 LST ~ NDVI2. ...................................... 57
Hình 4.22: Biểu đồ tƣơng quan LST ~ NDVI 2017. .......................................... 58
Hình 4.23: Biểu đồ kết quả tƣơng quan LST ~ NDVI3 2002. ............................ 59


DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2.1. Trình tự xử lý ảnh Landsat và xây dựng bản đồ nhiệt. ...................... 28
Sơ đồ 2.2 Cách chuyển giá trị từ dạng số sang dạng bức xạ............................... 32
Sơ đồ 2.3. Trình tự xây dựng bản đồ hiện trạng rừng từng năm nghiên cứu...... 33


TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG
================o0o================
TĨM TẮT KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
1. Tên khóa luận: Ứng dụng ảnh viễn thám đa thời gian đánh giá mối quan
hệ giữa yếu tố nhiệt độ với thảm thực vật rừng tại Vƣờn quốc gia Cát Bà,
thành phố Hải Phòng.
2. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Loan
3. Giảng viên hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Hải Hòa
4. Mục tiêu nghiên cứu:
 Đánh giá thực trạng biến đổi yếu tố nhiệt độ tại VQG Cát Bà.
 Đánh giá mối quan hệ giữa sự thay đổi giá trị nhiệt độ với thảm thực vật
rừng tại VQG Cát Bà.
 Dự báo tác động của nhiệt độ đến thảm thực vật rừng tại VQG Cát Bà.
5. Nội dung nghiên cứu
 Xây dựng bản đồ nhiệt độ từng năm tại VQG Cát Bà với tỷ lệ 1/150.000.
 Đánh giá biến động nhiệt độ tại VQG Cát Bà giai đoạn 2002-2017.

 Xây dựng bản đồ thảm thực vật từng năm tại VQG Cát Bà:2002, 2009,
2017.
 Xây dựng bản đồ biến động thảm thực vật theo các giai đoạn nghiên cứu:
2002-2009, 2009-2017.
 Phân tích mối quan hệ giữa yếu tố nhiệt độ bề mặt với thảm thực vật.
 Đánh giá ảnh hƣởng của sự thay đổi nhiệt độ đến thảm thực vật rừng tại
khu vực nghiên cứu.
 Đề xuất giải pháp thích ứng với sự thay đổi của yếu tố nhiệt độ tại khu
vực nghiên cứu.


6. Kết quả đạt đƣợc:
Xây dựng bản đồ nhiệt.
Xây dựng bản đồ NDVI từ dữ liệu ảnh viễn thám.
Xây dựng bản đồ biến động thảm thực vật rừng.
Đánh giá đƣợc mối tƣơng quan giữa nhiệt độ và thảm thực vật rừng tại khu
vực nghiên cứu.
Đề xuất những giải pháp phù hợp để nâng cao sự thích ứng của thảm thực.
vật rừng tại khu vực nghiên cứu trong bối cảnh biến đổi khí hậu.


ĐẶT VẤN ĐỀ
Rừng cung cấp cho con ngƣời dƣỡng khí, lƣơng thực, thực phẩm. Mỗi
năm, mỗi ngƣời cần tới 4.000kg O2 để thở, toàn nhân loại sử dụng khoảng 0,6%
sản phẩm quang tổng hợp và khoảng 1 triệu tấn thực phẩm có nguồn gốc từ rừng
để phục vụ đời sống.
Ngồi ra rừng cịn có vai trị quan trọng trong hệ thống khí hậu, đặc biệt
trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang diễn ra ngày càng phức tạp nhƣ hiện nay .
Rừng giúp điều hịa khơng khí , hấp thu khí Cacbonic và thải ra khí oxy, giảm
các thiên tai nhƣ bão, lũ lụt, điều hòa nƣớc chống hạn hán, và các hiện tƣợng

thời tiết cực đoan khác. Rừng còn là lƣu trữ những nguồn gen cả về thực vật lẫn
động vật.
Vƣờn quốc gia Cát Bà thuộc huyện Cát Hải, thành phố Hải Phòng. Là khu
dự trữ sinh quyển quan trọng của Việt Nam. Trên đảo chính có thảm rừng nhiệt
đới xanh tƣơi quanh năm, là một khu rừng nguyên sinh và là một trong những
khu vƣờn quốc gia lớn nhất đất nƣớc. Diện tích quy hoạch bảo vệ là 15.200ha,
gồm 9.800ha rừng và 4.200ha biển. Hệ động vật có tới 20 lồi thú, 69 lồi chim,
20 lồi bị sát và lƣỡng cƣ. Cát Bà đã trở thành một trong số ít nơi phát triển
mạnh mẽ tới du lịch sinh thái và nghiên cứu khoa học.
Tuy nhiên tại lớp tập huấn về biến đổi khí hậu cho biết, trong vịng 50
năm, biến đổi khí hậu đã làm thay đổi diện mạo, địa chất vùng ven biển Cát Bà.
Theo ông Lê Thanh Tuyên, ban quản lý khu dự trữ sinh quyển Cát Bà, trong
thập kỷ qua nhiệt độ tại đây tăng 0,12 độ C. Nhiệt độ trung bình năm thời kì gần
đây (1991 - 2007) tăng 0,4 độ C so với thời kì trƣớc (1961 - 1990). Nhiệt độ
trong tƣơng lai cịn tiếp tục tăng. Vì vậy cần theo dõi diễn biến nền nhiệt độ và
có những giải pháp phù hợp để giảm thiểu biến đổi khí hậu tồn cầu nói chung
cũng nhƣ tại Vƣờn quốc gia Cát Bà nói riêng.
Từ trƣớc đến nay việc nắm bắt thông tin về hiện trạng rừng và thơng tin
về biến động diện tích rừng thƣờng thông qua các biểu thống kê, các loại bản đồ
1


giấy, báo cáo và các tài liệu khác. Với phƣơng pháp truyền thống đó việc nắm
bắt thơng tin cịn nhiều hạn chế đồng thời việc khai thác thông tin phục vụ cho
sản xuất kinh doanh là rất khó khăn. Ngày nay với sự phát triển của khoa học kĩ
thuật đòi hỏi các thơng tin phải chính xác, nhanh chóng và kịp thời nên việc sử
dụng các phƣơng pháp thủ công, truyền thống khơng cịn phù hợp nữa, một cơng
cụ mới ra đời đáp ứng đƣợc các nhu cầu trên. Đó là viễn thám (Remote
Sensing). Hệ thống này có chức năng thu thập, đo lƣờng và phân tích thơng tin
của vật thể mà khơng có sự tiếp xúc trực tiếp. Viễn thám đƣợc ứng dụng trong

nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: ứng trong quản lý sự biến đổi môi trƣờng, ứng
dụng trong điều tra đất, quản lý và sử dụng đất, ứng dụng trong địa chất, địa chất
cơng trình, khảo cổ học, khí tƣợng thủy văn, khí tƣợng nơng nghiệp,…..
Viễn thám đặc biệt có hiệu quả cao trong ứng dụng đối với lĩnh vực khí
tƣợng thủy văn và tài ngun mơi trƣờng ở nhiều nƣớc trên thế giới, không
những đối với các nƣớc phát triển có trình độ khoa học tiên tiến mà còn đối với
các nƣớc đang phát triển nền kinh tế còn lạc hậu.
Để đánh giá đƣợc tác động của biến đổi khí hậu đặc biệt là yếu tố nhiệt độ
đến thảm thực vật rừng, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Ứng dụng ảnh viễn
thám đa thời gian đánh giá mối quan hệ giữa yếu tố nhiệt độ với thảm thực
vật rừng tại Vƣờn quốc gia Cát Bà, thành phố Hải Phịng”.
Nhằm góp phần làm cơ sở khoa học đƣa ra các giải pháp thích ứng và
giảm thiểu tác động của yếu tố nhiệt độ đến thảm thực vật rừng trong bối cảnh
ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu.

2


CHƢƠNG I
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan chung về công nghệ viễn thám và GIS
1.1.1. Các khái niệm về công nghệ viễn thám, GIS
Khái niệm GIS: Hệ thống thông tin địa lý – GIS (Georaphical
Information System) là một cơng cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự
vật, hiện tƣợng trên trái đất. Cơng nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu
thông thƣờng nhƣ cấu trúc hỏi đáp, các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý
trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh đƣợc cung cấp duy nhất từ các bản
đồ. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến
cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ: phân
tích các sự kiện, dự đốn tác động và hoạch định chiến lƣợc.

Khái niệm viễn thám: Kỹ thuật viễn thám, một trong những thành tựu kỹ
thuật vũ trụ đã đạt đến trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phổ biến đƣợc ứng
dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội, quản lý tài nghun và mơi
trƣờng….Có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám đƣợc đƣa ra, nhƣng
moiji định nghĩa đều có nét chung, nhấn mạnh “ viễn thám là khoa học thu nhận
từ xa các thông tin về các đối tƣợng, hiện tƣợng trên trái đất”. Dƣới đây là một
định nghĩa về viễn thám:
Viễn thám (Remote Sensing - RS) đƣợc hiểu là môn khoa học và nghệ
thuật để thu nhận thông tin về đối tƣợng , một khu vực hoặc một hiện tƣợng
thơng qua việc phân tích tài liệu thu nhận bằng phƣơng tiện. Những phƣơng tiện
này khơng có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tƣợng, khu vực hoặc với hiện tƣợng
đƣợc nghiên cứu
Khái niệm lớp phủ mặt đất (Lớp thực phủ - Land cover): Lớp phủ mặt
đất là lớp phủ vật chất quan sát đƣợc khi nhìn từ mặt ñất hoặc thông qua vệ tinh
viễn thám, bao gồm thực vật (mọc tự nhiên hoặc tự trồng cấy) và các cơ sở xây
dựng của con ngƣời (nhà cửa, đƣờng sá,…) bao phủ bề mặt đất. Nƣớc, băng, đá

3


lộ hay các dải cát cũng đƣợc coi là lớp phủ mặt đất. (The FAO AFRICOVER
Progamme, 1998).
Phân loại lớp phủ mặt đất: Sokal (1974) đã định nghĩa phân loại là việc
sắp xếp các đối tƣợng theo các nhóm hoặc các tập hợp khác nhau dựa trên mối
quan hệ giữa chúng. Một hệ thống phân loại miêu tả tên của các lớp và tiêu
chuẩn phân biệt chúng. Các hệ thống phân loại có hai định dạng cơ bản, đó là
phân cấp và không phân cấp. Một hệ thống phân cấp thƣờng linh hoạt hơn và có
khả năng kết hợp nhiều lớp thơng tin, bắt đầu từ các lớp ở quy mơ lớn rồi phân
chia thành các phụ lớp cấp thấp hơn nhƣng thông tin chi tiết hơn. (The FAO
AFRICOVER Progamme, 1998) Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài đã sử

dụng hệ thống phân loại phân cấp, có tham khảo theo hệ thống phân loại của Mỹ
(Anderson và nnk., 1976), đƣợc tổng hợp có chọn lọc phù hợp với điều kiệu
thực tiễn ở Việt Nam của Nguyễn Ngọc Thạch (2005).
1.1.2. Nguyên lý hoạt động của viễn thám
Trong viễn thám, nguyên tắc hoạt động của nó liên dựa trên hiện tƣợng
phản xạ và bức xạ năng lƣợng sóng điện từ của đối tƣợng.
1. Nguồn phát năng lƣợng - yêu cầu đầu tiên cho viễn thám là có nguồn
năng lƣợng phát xạ để cung cấp năng lƣợng ñiện từ tới ñối tƣợng quan tâm.
2. Sóng điện từ và khí quyển - khi năng lƣợng truyền từ nguồn phát đến
đối tƣợng, nó sẽ đi vào và tƣơng tác với khí quyển mà nó đi qua. Sự tƣơng tác
này có thể xảy ra lần thứ 2 khi năng lƣợng truyền từ đối tƣợng tới bộ cảm biến.
3. Sự tƣơng tác với đối tƣợng - một khi năng lƣợng gặp đối tƣợng sau khi
xuyên qua khí quyển, nó tƣơng tác với đối tƣợng. Phụ thuộc vào đặc tính của đối
tƣợng và sóng điện từ mà năng lƣợng phản xạ hay bức xạ của đối tƣợng có sự
khác nhau.
4. Việc ghi năng lƣợng của bộ cảm biến - sau khi năng lƣợng bị tán xạ
hoặc phát xạ từ đối tƣợng, một bộ cảm biến để thu nhận và ghi lại sóng điện từ.
5. Sự truyền tải, nhận và xử lý - năng lƣợng đƣợc ghi nhận bởi bộ cảm
biến phải đƣợc truyền tải đến một trạm thu nhận và xử lý. Năng lƣợng đƣợc
4


truyền đi thƣờng ở dạng điện. Trạm thu nhận sẽ xử lý năng lƣợng này để tạo ra
ảnh dƣới dạng hardcopy hoặc là số.
6. Sự giải đốn và phân tích - ảnh đƣợc xử lý ở trạm thu nhận sẽ đƣợc giải
đoán trực quan hoặc đƣợc phân loại bằng máy để tách thông tin về đối tƣợng.
7. Ứng dụng - đây là thành phần cuối cùng trong qui trình xử lý của công
nghệ viễn thám. Thông tin sau khi đƣợc tách ra từ ảnh có thể đƣợc ứng dụng để
hiểu tốt hơn về đối tƣợng, khám phá một vài thơng tin mới hoặc hỗ trợ cho việc
giải quyết một vấn đề cụ thể. (Trần Thống Nhất, Nguyễn Kim Lợi, 2009).

Hình 1.1. Nguyên lý hoạt động của viễn thám.
1.1.3. Ưu điểm và lịch sử phát triển của công nghệ viễn thám
Công nghệ viễn thám là một phần của công nghệ vũ trụ, tuy mới phát triển
nhƣng đã nhanh chóng đƣợc áp dụng trong nhiều lĩnh vực và đƣợc phổ biến ở
các nƣớc phát triển. Công nghệ này đã trở thành phƣơng tiện chủ đạo cho công
tác giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trƣờng ở cấp quốc gia, khu vực và
trong phạm vi tồn cầu. Khả năng ứng dụng cơng nghệ viễn thám ngày càng
đƣợc nâng cao, đây là lý do dẫn đến tính phổ cập của cơng nghệ này.
Viễn thám là phƣơng pháp thu nhận thông tin khách quan về bề mặt trái
đất và các hiện tƣợng trong khí quyển nhờ các bộ phận cảm biến ( Sensors) đƣợc

5


lắp đặt trên máy bay, vệ tinh nhân tạo, tàu vũ trụ hoặc đặt trên các phạm vi quỹ
đạo. Công nghệ viễn thám có khả năng giám sát sự biến đổi của tài nguyên và
môi trƣờng trên Trái Đất do chu kỳ quan trắc lặp lại và liên tục về cùng một đối
tƣợng của máy thu viễn thám. Khả năng này cho phép công nghệ viễn thám ghi
lại đƣợc các biến đổi của tài nguyên và môi trƣờng, đac giúp công tác giám sát,
kiểm kê tài nguyên thiên nhiên và môi trƣờng hiệu quả hơn.
Viễn thám cung cấp nhanh các tƣ liệu ảnh số có độ phân giải cao, làm dữ
liệu cơ sở cơ bản cho việc thành lập và hiệu chỉnh hệ thống bản đồ và cơ sở dữ
liệu địa lý Quốc gia. Với những ƣu điểm trên, công nghệ viễn thám đang trở
thành công nghệ chủ đạo trong quản lý và giám sát tài nguyên thiên nhiên và
môi trƣờng.
1.2. Phát triển công nghệ viễn thám trên thế giới và ở Việt Nam
1.2.1. Trên thế giới
Trong khoảng 3 thập kỷ gần đây khi công nghệ vũ trụ đã cho ra đời các
ảnh số thu nhận từ các vệ tinh trên quỹ đạo của trái đất viễn thám đã thực sự

phát triển mạnh mẽ. Nhƣng thực ra viễn thám đã có lịch sử lâu đời. Ảnh chụp
(film) đƣợc sử dụng cho nghiên cứu mặt đất đã xuất hiện từ thế kỷ 19. Năm
1839, Louis Daguere (1789-1881) đƣa ra báo cáo về thí nghiệm hố ảnh của
mình khởi đầu cho ngành chụp ảnh. Ảnh chụp về bề mặt trái đất từ khinh khí
cầu bắt đầu sử dụng từ năm 1858. Bức ảnh chụp đầu tiên về Trái đất từ khinh
khí cầu chụp vùng Bostom vào năm 1860 bởi James Wallace Black, 1860.
Giai đoạn phát triển ngành chụp ảnh photo từ xa đánh dấu bằng sự ra đời
của ngành hàng không. Chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện cho việc chồng phủ
ảnh, chỉnh lý ảnh và chiết suất thông tin từ ảnh nổi. Ảnh chụp từ máy bay đầu
tiên mà lịch sử ghi nhận đƣợc thực hiện vào năm 1910 bởi Wilbur Wright bằng
việc chụp ảnh di động trên vùng gần Centoceli tại Italia.
Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914-1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầu
cho việc chụp ảnh từ máy bay phục vụ các mục đích quân sự. Những năm sau
đó, các thiết kế khác nhau về các loại máy chụp ảnh đƣợc phát triển mạnh mẽ.

6


Đồng thời, kỹ thuật giải đốn khơng ảnh và đo đạc từ ảnh cũng đã phát triển
mạnh tạo nên sự hình thành một ngành khoa học mới tên là đo đạc ảnh.
Trong chiến tranh thế giới thứ hai (1939-1945) không ảnh đã đƣợc sử
dụng chủ yếu cho mục đích quân sự. Trong thời kỳ này ảnh RADAR đã đƣợc sử
dụng đồng thời với việc phát hiện phổ hồng ngoại. Các ảnh chụp trên kênh phổ
hồng ngoại cho phép chiết lọc thông tin đƣợc nhiều hơn. Ảnh mầu chụp bằng
máy ảnh đã đƣợc sử dụng trong thế chiến thứ hai.
Việc chạy đua vào vũ trụ giữa Liên Xô cũ và Hoa Kỳ đã thúc đẩy việc
nghiên cứu trái đất bằng viễn thám với các phƣơng tiện kỹ thuật hiện đại. Các
trung tâm nghiên cứu trái đất bằng công nghệ viễn thám đã ra đời, nhƣ cơ quan
vũ trụ châu Âu ESA (European Space Agency), chƣơng trình vũ trụ của Mỹ
NASA (National Aeronautics and Space Administration). Ngồi ra có thể kể đến

các chƣơng trình nghiên cứu trái đất bằng viễn thám tại các nƣớc nhƣ Canada,
Nhật, Pháp, Ấn Độ và Trung Quốc.
Bức ảnh đầu tiên từ vũ trụ chụp về trái đất đƣợc cung cấp bởi Explorrer-6
vào năm 1959. Tiếp theo là chƣơng trình vũ trụ Mercury (1960) cho ra các sản
phẩm ảnh chụp từ quỹ đạo chất lƣợng cao, ảnh mầu kích thƣớc 70 mm từ một máy
tự động. Vệ tinh khí tƣợng đầu tiên (TIOS-1) đƣợc phóng lên quỹ đạo trái đất
vào tháng tƣ năm 1960 mở đầu cho việc quan sát dự báo khí tƣợng trái đất. Ảnh
chụp từ vệ tinh khí tƣợng NOAA (National Oceanic & Atmospheric
Administration) đã đƣợc sử dụng từ sau năm 1972 đánh dấu cho việc nghiên
cứu khí tƣợng trái đất từ vũ trụ một cách tổng thể và cập nhật hàng ngày.
Sự phát triển của viễn thám đi liền với sự phát triển của công nghệ vũ trụ
phục vụ cho việc nghiên cứu trái đất và vũ trụ. Các ảnh chụp nổi stereo theo
phƣơng đứng và xiên cung cấp bởi GEMINI (1965) đã thể hiện ƣu thế của công
việc nghiên cứu Trái đất bằng các bức ảnh của nó . Tiếp theo, tầu Apolo cho ra
sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ kích thƣớc 70 mm. Ngành hàng không vũ trụ
của Liên Xô cũ và hiện nay là Nga góp phần tích cực vào việc nghiên cứu trái
đất từ vũ trụ. Các nghiên cứu đã đƣợc thực hiện trên các con tàu vũ trụ có ngƣời
nhƣ Soynz, các tàu Meteor, Cosmos hoặc trên các trạm “Chào mừng” (Salyut).
7


Sản phẩm thu đƣợc là các ảnh chụp trên các thiết bị quét đa phổ phân dải cao
nhƣ MSU_E. Ảnh chụp từ vệ tinh Cosmos trên 5 kênh phổ khác nhau với kích
thƣớc ảnh 18*18cm. Ngồi ra các ảnh chụp từ thiết bị chụp KATE-140, MKF6M trên trạm quỹ đạo Salyut cho ra sau kênh ảnh thuộc dải phổ 0.40 đến 0.89

m

với độ phân giải mặt đất tại tâm ảnh đạt 20*20m .
Tiếp theo với vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS-1(Earth Reosourcer
Technology Satellite) đƣợc phóng lên quỹ đạo trái đất vào năm 1972. Sau vệ

tinh này đổi tên là Landsat 1, rồi các vệ tinh thế hệ mới hơn là Landsat 2,
Landsat 3, Landsat 4 và Landsat 5. Ngay từ đầu ERTS-1 mang theo bộ cảm
MSS (máy quét đa phổ) với bốn kênh phổ khác nhau và bộ cảm RBV (Return
Beam Vidicon) với ba kênh phổ khác nhau. Ngoài Landsat 2, Landsat3 cịn có
các vệ tinh khác nhƣ SKYLAB (1973) và HCMM (1978). Từ 1982 là các ảnh
chuyên đề đƣợc thực hiện trên các các vệ tinh Landsat TM 4 và Landsat TM 5
với 7 kênh phổ khác nhau từ dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt. Điều này
cho phép nghiên cứu trái đất từ nhiều dải phổ khác nhau. Đồng thời với việc
phát triển của các ảnh vệ tinh Landsat, các ảnh vệ tinh của Pháp là vệ tinh SPOT
(1986) đã đƣa ra sản phẩm ảnh số thuộc hai kiểu ảnh đơn kênh với độ phân giải
không gian 10*10m và ảnh đa kênh SPOT-XS với ba kênh (hai kênh thuộc dải
phổ nhìn thấy, một kênh thuộc dải phổ hồng ngoại) với độ phân giải không gian
20*20m. Đặc tính của ảnh vệ tinh SPOT là cho ra các cặp ảnh nổi Stereo cung
cấp một khả năng tạo ảnh nổi ba chiều. Điều này giúp cho việc nghiên cứu bề
mặt trái đất đạt kết quả cao, nhất là việc nghiên cứu bề mặt địa hình.
Các ảnh vệ tinh của Nhật nhƣ MOS-1 phục vụ cho quan sát biển (Marine
Observation Satellite) và các ảnh chụp từ các vệ tinh của Ấn Độ I-1A tạo ra các
ảnh vệ tinh nhƣ LISS thuộc nhiều hệ khác nhau.
Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu trái đất bằng viễn thám đƣợc đẩy
mạnh do áp dụng kỹ nghệ mới với việc sử dụng các ảnh RADAR. Viễn thám
RAĐAR 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 khả năng xuyên qua mây, lớp đất mỏng và là nguồn sóng nhân tạo
8


nên có thể hoạt động cả ngày và đêm, khơng chịu ảnh hƣởng của năng lƣợng
mặt trời.
Gần đây nhất là sự ra đời của ảnh vệ tinh IKONOS của Mỹ. Các ảnh
IKONOS có độ phân giải đặc biệt cao so với các loại ảnh trƣớc đây. Hiện tại các

ảnh IKONOS đã đạt tới độ phân giải 1m, trong thời gian sắp tới sẽ có các ảnh
IKONOS độ phân giải 0,5m. Ảnh IKONOS có thể đƣợc sử dụng để cập nhật và
hiệu chỉnh các bản đồ tỷ lệ trung bình hay làm bản đồ ảnh về hiện trạng sử dụng
đất rất tốt.
Bảng 1.1. Giai đoạn phát triển của viễn thám.
Thời gian (năm)
1800
1839
1847
1850 – 1860
1873
1909
1910 – 1920
1920 – 1930
1930 – 1940
1940
1950
1950 – 1960
12/4/1961
1960 – 1970
1972
1970 – 1980
1980 – 1990
1986
1990 đến nay

Sự kiện
Phát hiện ra tia hồng ngoại
Bắt đầu phát minh kĩ thuật chụp ảnh hồng ngoại đen trắng
Phát hiện cả dải hồng ngoại và phổ nhìn thấy

Chụp ảnh từ khinh khí cầu
Xây dựng học thuyết về phổ điện từ
Chụp ảnh từ máy bay
Giải đốn từ khơng trung
Phát hiện ngành chụp và đo ảnh hàng khơng
Phát triển kĩ thuật radar (Đức, Mỹ,Anh)
Phân tích và ứng dụng ảnh chụp từ máy bay
Xác định giải phổ từ vùng nhìn thấy đến khơng nhìn tháy
Nghiên cứu sâu về ảnh cho mục đích qn sự
Liên xơ phóng tàu vũ trụ có ngƣời lái và chụp ảnh trái đất
từ ngoài vũ trụ
Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám
Mỹ phóng vệ tinh Landsat – 1
Phát triển mạnh mẽ phƣơng pháp xử lý ảnh số
Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat
Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quĩ đạo
Phát triển bộ cảm thu đa phổ, tăng dải phổ và kênh phổ,
tăng độ phân giải bộ cảm. Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý
mới
Nguồn: Nguyễn Khắc Thời và cộng sự (2007).

9


1.2.2. Ở Việt Nam
Từ khi viễn thám lần đầu tiên đƣợc sử dụng vào những năm 70 của thế kỉ
XX, các nƣớc đang phát triển là đối tƣợng chính đƣợc quan sát bằng công nghệ
này. Nền kinh tế của những nƣớc này thƣờng dựa vào các hoạt động khai thác
tài nguyên thiên nhiên đôi khi các bản đồ hoặc các dữ liệu sẵn có khơng chính
xác hoặc lỗi thời, u cầu về độ chính xác cũng thấp hơn các bản đồ của của các

nƣớc cơng nghiệp hóa và tƣơng thích với dữ liệu của các vệ tinh thế hệ đầu tiên.
Những biến đổi về môi trƣờng đang diễn ra rất nhanh chóng, do đó cần phải có
những quan trắc đầy đủ. Áp lực quốc tế lên các hoạt động quan trắc này khá lớn
trong giai đoạn tồn cầu hóa.
Tại Việt Nam cơng nghệ GIS cũng đƣợc thí điểm khá sớm, và đến nay đã
đƣợc ứng dụng trong khá nhiều ngành nhƣ quy hoạch nông lâm nghiệp, quản lý
rừng, lƣu trữ tƣ liệu địa chất, đo đạc bản đồ, địa chính, quản lý đơ thị,.... Tuy
nhiên các ứng dụng có hiệu quả nhất mới giới hạn ở các lĩnh vực lƣu trữ, in ấn
các tƣ liệu bản đồ bằng công nghệ GIS.
1.3. Tổng quan về ảnh đa thời gian (ảnh Landsat)
Vệ tinh Landsat là tên chung cho hệ thống các vệ tinh chun dùng vào
mục đích thăm dị tài ngun Trái Đất. Đầu tiên nó mang tên ERTS (Earth
Resource Techonology Sattellite) – kĩ 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 8 vệ tinh trong chƣơng trình này. Và hiện nay là Landsat 8.
Những thế hệ ảnh Landsat đã có những cải thiện về chất lƣợng, độ
phân giải sắc nét hơn thế hệ trƣớc. Trong nghiên cứu của đề tài,đề tài sử
dụng ảnh Landsat 5,7 và 8.
Vệ tinh thế hệ thứ 8 - Landsat 8 đã đƣợc Mỹ phóng thành cơng lên quỹ
đạo vào ngày 11/02/2013 với tên gọi gốc Landsat Data Continuity Mission
(LDCM). Đây là dự án hợp tác giữa NASA và cơ quan Đo đạc Địa chất Mỹ.
Landsat sẽ tiếp tục cung cấp các ảnh có độ phân giải trung bình (từ 15 - 100
mét), phủ kín ở các vùng cực cũng nhƣ những vùng địa hình khác nhau trên trái

10


đất. Nhiệm vụ của Landsat 8 là cung cấp những thông tin quan trọng trong nhiều
lĩnh vực nhƣ quản lý năng lƣợng và nƣớc, theo dõi rừng, giám sát tài nguyên
môi trƣờng, quy hoạch đô thị, khắc phục thảm họa và lĩnh vực nông nghiệp.

Landsat 8 (LDCM) mang theo 2 bộ cảm: bộ thu nhận ảnh mặt đất (OLI Operational Land Imager) và bộ cảm biến hồng ngoại nhiệt (TIRS - Thermal
Infrared Sensor). Những bộ cảm này đƣợc thiết kế để cải thiện hiệu suất và độ
tin cậy cao hơn so với các bộ cảm Landsat thế hệ trƣớc. Landsat 8 thu nhận ảnh
với tổng số 11 kênh phổ, bao gồm 9 kênh sóng ngắn và 2 kênh nhiệt sóng dài
xem chi tiết ở Bảng 1.2. Hai bộ cảm này sẽ cung cấp chi tiết bề mặt Trái Đất
theo mùa ở độ phân giải không gian 30 mét (ở các kênh nhìn thấy, cận hồng
ngoại, và hồng ngoại sóng ngắn); 100 mét ở kênh nhiệt và 15 mét đối với kênh
toàn sắc. Dải quét của LDCM giới hạn trong khoảng 185 km x 180 km. Độ cao
vệ tinh đạt 705 km so với bề mặt trái đất. Bộ cảm OLI cung cấp hai kênh phổ
mới, Kênh 1 dùng để quan trắc biến động chất lƣợng nƣớc vùng ven bờ và Kênh
9 dùng để phát hiện các mật độ dày, mỏng của đám mây ti (có ý nghĩa đối với
khí tƣợng học), trong khi đó bộ cảm TIRS sẽ thu thập dữ liệu ở hai kênh hồng
ngoại nhiệt sóng dài (kênh 10 và 11) dùng để đo tốc độ bốc hơi nƣớc, nhiệt độ
bề mặt. Bộ cảm OLI và TIRS đã đƣợc thiết kế cải tiến để giảm thiểu tối đa nhiễu
khí quyển (SNR), cho phép lƣợng tử hóa dữ liệu là 12 bit nên chất lƣợng hình
ảnh tăng lên so với phiên bản trƣớc.

11


Bảng 1.2. Bảng đặc trƣng Bộ cảm của ảnh vệ tinh Landsat 7 và Landsat 8
(LDCM).
Vệ tinh
Kênh
Bƣớc sóng
Độ phân giải
(µm)

(m)

Landsat 7 (Bộ

Band 1

0.45 – 0.52

30

cảm ETM)

Band 2

0.52 – 0.60

30

Band 3

0.63 – 0.69

30

Band 4

0.77 – 0.90

30

Band 5

1.55 – 1.75

30

Band 6

10.40 – 12.50

60 (30)

Band 7

2.09 – 2.35

30

Band 8

0.52 – 0.90

15

Landsat 8

Band 1 – Coastal aerosol

0.433 – 0.453

30

(LDCM)

Band 2 - Blue

0.450 – 0.515

30

(Bộ cảm OLI và

Band 3 – Green

0.525 – 0.600

30

TIRs)

Band 4 – Red

0.630 – 0.680

30

Band 5 – Near Infrared

0.845 – 0.885

30

Band 6 SWIR 1

1.560 – 1.660

30

Band 7 SWIR 2

2.100 – 2.300

30

Band 8 Panchromatic

0.500 – 0.680

15

Band 9 Cirus

1.360 – 1.390

30

10.3 – 11.3

100

11.5 – 12.5

100

(NIR)

Band 10 - Thernal
Infrared (TIR) 1
Band 11 - Thernal
Infrared (TIR) 2

Đồ thị phân bố các kênh phổ trên dải sóng điện từ của ảnh vệ tinh Landsat
7 và 8 đƣợc thể hiện dƣới Hình 1.2

12


Hình 1.2. Đồ thị phân bố các kênh phổ trên dải sóng điện từ của ảnh vệ tinh
Landsat 7 và 8.
Các thông số kỹ thuật của sản phẩm ảnh vệ tinh Landsat 8 nhƣ sau:
 Loại sản phẩm: đã đƣợc xử lý ở mức 1T nghĩa là đã cải chính biến dạng do
chênh cao địa hình ( mức trực ảnh Ỏthophoto).
 Định dạng: GeoTIFF.
 Kích thƣớc Pixel : 15m/30m/100m tƣơng ứng ảnh Đen trắng Pan/Đa
phổ/Nhiệt.
 Phép chiếu bản đồ UTM.
 Hệ tọa độ: WGS 84.
 Định hƣớng: theo hƣớng Bắc của bản đồ.
 Phƣơng pháp lấy mẫu: hàm bậc 3.
 Độ chính xác: với bộ cảm OLI đạt sai số 12m theo tiêu chuẩn CE, có độ tin
cật 90%; với bộ cảm TIRs đạt sai số 41m theo tiêu chuẩn CE, có độ tin cậy 90%;
 Dữ liệu ảnh có giá trị 16 bit pixel, khi tải về ở dạng file nén có định dạng là

.tar.gz. Kích thƣớc file nếu ở dạng nén khoảng 1 GB, cịn ở dạng khơng nén
khoảng 2G.
Landsat 8 thu nhận xấp xỉ 400 cảnh/ngày,tăng 250 cảnh/ngày so với
Landsat 7. Thời gian hoạt động của vệ tinh thiết kế là 5,25 năm nhƣng nó đƣợc

13


cung cấp đủ năng lƣợng để có thể kéo dài hoạt động đến 10 năm. So với Landsat 7
, Landsat 8 có cùng độ dải chụp, cùng độ phân giải ảnh và chu kỳ lặp lại 16 ngày.
Hiện nay, ảnh vệ tinh Landsat 8 hồn tồn có thể khai thác miễn phí từ mạng
Internet qua địa chỉ />1.4. Ứng dụng chỉ số thực vật trong nghiên cứu lớp phủ
1.4.1. Trên thế giới
Biến đổi lớp phủ thực vật là một trong những vấn đề mơi trƣờng mang
tính tồn cầu và đƣợc rất nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm nghiên cứu.
Từ sau năm 1972, ngay khu có đƣợc những bức ảnh của vệ tin Landsat, nhiều
quốc gia đã thử nghiệm và sử dụng chúng cho việc lập bản đồ rừng và các hoạt
động quan trắc. Trong hội nghị về quan sát rừng trên thế giới (World Forest
Watch) tại Brazil năm 1992, các nhà khoa học đã tập trung đánh giá về các tiếp
cận trong quan trắc bằng vệ tinh và đƣa ra kết luận rằng, viễn thám là sự tiến bộ
về phƣơng pháp và cơng nghệ có khả năng đáp ứng đƣợc hệ thống giám sát phù
hợp cả về mặt khoa học cũng nhƣ những yêu cầu về công tác quản lý lớp phủ
rừng ở các quốc gia.
Tại Châu Âu, dự án TREES (The Tropical Ecosystem Environment
Observations by Satelites) dƣới sự đỡ đầu của Ủy ban Châu Âu và do Viện ứng
dụng không gian thuộc trung tâm nghiên cứu hội nhập Ý thực hiện năm 1993
đƣợc xem nhƣ một dẫn chứng cụ thể về tính khả thi trong ứng dụng công nghệ
quan sát không gian trong quan trắc lớp phủ mặt đất và đặc điểm sinh khối. Dự
án sử dụng nhiều sensor khác nhau cho quan trắc lớp phủ rừng. Ngồi ra dự án
cịn chú trọng cả sử dụng các kênh nhiệt trong phát hiện cháy rừng và kết hợp

với một số các chỉ tiêu khác để phát hiện việc phá rừng.
Dự án có quy mơ lớn nhất gần đây phải kể đến là dự án về biến đổi sử
dụng đất và lớp phủ LUCC (Land-use and Land-cover Change) đƣợc triển khai
trong giai đoạn 1993 – 2005, lấy các khu vực nghiên cứu điểm ở Thái Lan,
Malaysia, Indonesia và Philippin. Mục tiêu của dự án là nghiên cứu về những

14


phƣơng thức khác nhau của biến đổi sử dụng đất và lớp phủ ở các quy mô không
gian khác nhau, từ quy mơ tồn cầu đến quy mơ vùng địa phƣơng.
Nghiên cứu của Meyer cho thấy mối quan hệ chặt chẽ giữa sử dụng đất và
che phủ thực vật. Những thay đổi loại hình sử dụng đất hay che phủ thực vật ảnh
hƣởng trực tiếp đến chất đất và ngƣợc lại. Những thay đổi lớn về thực phủ còn
làm thay đổi về đa dạng sinh học, nguồn nƣớc, bức xạ và ảnh hƣởng trực tiếp
đến q trình nóng lên tồn cầu (Meyer,1995).
Cơng trình nghiên cứu của Sangavongse sử dụng ảnh Landsat TM để
nghiên cứu biến động thực phủ tại thành phố Chiang Mai, Thái Lan giai đoạn
1988 – 1991 và thấy rằng sử dụng phƣơng pháp phân loại có kiểm định mang lại
độ chính xác cao hơn các phƣơng pháp khác trong điều kiện lấy mẫu thực địa đủ
lớn (Sangavongse,1995).
Nghiên cứu của Alrabah và Alhamad sử dụng ảnh đa phổ để nghiên cứu
thực phủ ven biển địa Trung Hải với diện tích 250000 ha và chỉ ra rằng phân
tích đa biến là cơ sở quan trọng để khử các sai số trong q trình phân tích mẫu
và lớp ảnh. trong nghiên cứu này tác giả đã giảm đƣợc 9% sai số so với các
phƣơng pháp truyền thống khác (Alrabah and Alhamad,2006).
Trung quốc đã có một vài nghiên cứu về phân tích đa phổ thời gian trong
phân tích ảnh viễn thám Landsat ETM + tại tỉnh Quảng Châu. Nghiên cứu đã kết
hợp ảnh Landsat TM và Landsat ETM+ đã theo dõi chính xác biến đổi của 7 loại
lớp phủ với độ chính xác trên 89% và hệ số Kappa trung bình là 0,79 (Fan ea al,

2007).
Nhiều nghiên cứu khác về lĩnh vực này cũng đã đƣợc triển khai ở các vùng
ôn đới, nhiệt đới và á nhiệt đới (Turner II 1992, Turner II và Meyer 1994, Geist
và Lambin 2001, Becker và Bugman 2001), song còn nhiều điểm hạn chế về sự
hiểu biết đối với vấn đề sử dụng đất, đặc biệt là đối với các nƣớc đang phát triển
ở vùng nhiệt đới.

15