ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS
TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ THẢM PHỦ LƯU VỰC SREPOK VÙNG TÂY NGUYÊN
Nguyễn Thị Ngọc Quyên1*, Nguyễn Công Tài Anh1, Bùi Tá Long2, Nguyễn Kim Lợi3
1Đại học Tây Nguyên, 2Đại học Bách Khoa, 3Đại học Nông Lâm
Email*: ngocquyendhtn@yahoo.com.vn
Ngày gửi bài: 30.11.2015 Ngày chấp nhận: 05.05.2016
TÓM TẮT
Quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên theo lưu vực sông là xu thế tất yếu để tiến tới quản lý và sử dụng bền vững. Tuy nhiên, tại Việt Nam, nguồn tài nguyên được quản lý theo đơn vị hành chính nên thông tin và số liệu nằm rải rác ở nhiều nơi, chất lượng khác nhau và không sẵn sàng chia sẻ gây ra khó khăn trong công tác nghiên cứu khoa học. Mục tiêu của nghiên cứu là ứng dụng tư liệu viễn thám kết hợp với GIS xây dựng bản đồ thảm phủ nhằm chính xác hóa tư liệu đầu vào, phục vụ cho các nghiên cứu được tiến hành trên lưu vực Srepok. Quá trình phân tích và phân loại có kiểm định trên ảnh Landsat 8 OLI lưu vực Srepok năm 2015 cho kết quả tốt với chỉ số Kappa trên 0,69 và độ chính xác toàn cục 73,53%. Kết quả, bản đồ thảm phủ khu vực nghiên cứu được thành lập với 7 lớp khác nhau gồm rừng thường xanh, rừng rụng lá, rừng hỗn giao, cây lâu năm, cây hàng năm, đất chuyên dùng và mặt nước.
Từ khóa: Bản đồ thảm phủ, GIS, Landsat 8, lưu vực Srepok, viễn thám.
Application of Remote Sensing and Geographical Information System in Mapping Land Cover of Srepok Watershed in Central Highland
ABSTRACT
Management of natural resources in accordance with river basin is an indispensable trend towards sustainable resource management and use. However, in Vietnam, the resources are managed based on administrative boundaries. Therefore, the information and data are scattered in many places with different quality and not willing to be shared, making them unavailable for scientific research. In the present study, remote sensing combined with GIS was used for building the land cover map to correct the input data with regard to Srepok watershed. The process of analysis and classification for Landsat 8 OLI in Srepok watershed in 2015 yielded reliable results with the Kappa coefficient over 0.69 and overall accuracy of 73.53%. As a result, land cover map was produced in Srepok watershed with seven different classes including evergreen forest, deciduous forest, mixed forest, perennial trees, annual crops and specialized land and water surface.
Keywords: GIS, Landsat 8, land cover map, remote sensing, Srepok watershed.
1. MỞ ĐẦU
Nhąng nëm gæn đåy, tài nguyên nāĉc trên lāu vĆc đāČc các nhà khoa hõc đðc biệt quan tåm và trong nhąng nghiên cău cþa hõ, mö hình thuỷ vën thāĈng đāČc sĄ dĀng để bù sung thöng tin, sø liệu cñn thiếu sòt. Tuy nhiên, kết quâ mö
hình chî đáng tin cêy khi các dą liệu đæu vào đæy đþ, chính xác và quá trình hiệu chînh, kiểm đðnh mö hình đät ngāċng cho phép để ăng dĀng cho mût lāu vĆc cĀ thể. Chính vì lẽ đò, mö hình thþy vën đã đāČc phát triển và ăng dĀng rûng rãi, kể câ cho các lāu vĆc lĉn vĉi lāČng māa và đðc điểm lāu vĆc khöng đ÷ng nhçt (Hubbart,
2012). Đến nay, xu hāĉng mĉi là kiểm đðnh thĆc đða nhìm chuèn xác hịa tā liệu đỉu vào cho mư hình bĊi nhąng sai sø trong quá trình mư phĩng thāĈng nây sinh tĂ vçn đề cưng tác khâo sát thĆc đða khưng đāČc coi trõng, dén đến lĆa chõn sai các thưng sø, kết quâ là các quá trình vêt lý diễn ra trên lāu vĆc khưng đāČc mư phĩng chính xác.
Sơng Srepok do hai nhánh chính là Krơng Ana và Krưng Knư hČp thành trên lãnh thù Việt Nam r÷i chây vào Campuchia. Trên lãnh thù Việt Nam, lāu vĆc Srepok nìm trên 3 tỵnh Låm Đ÷ng, Đík Nưng và Đík Lík vĉi tùng diện tích 18.200 km2. Nhā vêy, lāu vĆc nghiên cău vĂa mang tính chçt liên tỵnh, vĂa cị vai trđ qùc tế mà đỉu ngu÷n nìm trên lãnh thù Việt Nam nên mõi hột đûng tích cĆc hay tiêu cĆc trên thāČng lāu đều cị tác đûng đến hä du. ThĆc tế, lāu vĆc Srepok đang t÷n täi nhiều vçn đề băc xýc khưng chỵ trong quy hộch mà câ trong quân lý ngu÷n nāĉc cỉn phâi tháo gċ nên cỉn nghiên cău các mư hình quân lý lāu vĆc thích hČp. Thêm vào đị, thơng tin và sø liệu trên lāu vĆc nìm râi rác Ċ nhiều nći, chçt lāČng khác nhau và khưng sïn sàng chia sẻ đã gåy ra khị khën khi ăng dĀng các mư hình thþy vën trên khu vĆc này. Điều này đðt ra nhu cỉu cçp thiết phâi xåy dĆng hệ thøng thưng tin và cć sĊ dą liệu theo ranh giĉi lāu vĆc để khíc phĀc t÷n täi cþa quân lý tài nguyên riêng rẽ theo đða giĉi hành chính hiện hành. Trāĉc thĆc träng đị, nghiên cău đāČc tiến hành vĉi mĀc tiêu ăng dĀng tā liệu viễn thám kết hČp vĉi GIS xåy dĆng bân đ÷ thâm phþ, là mût tā liệu đỉu vào quan trõng đøi vĉi các mư hình thþy vën nhìm phĀc vĀ nghiên cău tùng hČp tài nguyên nāĉc trên lāu vĆc Srepok.
Cüng vĉi sĆ phát triển cþa cưng nghệ thưng tin, kỹ thuêt viễn thám và GIS khưng ngĂng đāČc nång cao vĉi các hệ thøng trang thiết bð ngày càng tinh vi và chçt lāČng dą liệu ngày càng câi thiện. Vì vêy, trong thĈi gian gỉn đåy, nāĉc ta đã cị nhąng nghiên cău và ăng dĀng thành cưng tā liệu viễn thám và GIS trong nhiều lïnh vĆc. Điển hình nhā nghiên cău ăng dĀng viễn thám và GIS dĆ báo sät lĊ đçt täi
huyện Vån Canh, Bình Đðnh (Nguyễn Hąu Hà và cs., 2012) và täi tỵnh Låm Đ÷ng (Vÿ Minh Tuçn và Vÿ Xuån CāĈng, 2013). Bân đ÷ hiểm hõa sät lĊ đçt cho khu vĆc nghiên cău đã xåy dĆng gịp phỉn hú trČ cưng tác quân lý tài nguyên đçt và giâm thiểu rþi ro sät lĊ đçt täi đða phāćng; Trong lïnh vĆc låm nghiệp, mût nghiên cău đã tiến hành xåy dĆng bân đ÷ hiện träng rĂng ngêp mðn trên đða bàn huyện Thäch Phý, tỵnh Bến Tre bìng ânh Landsat 8. Kết quâ đã phån lội đāČc 8 nhịm đøi tāČng vĉi đû chính xác tồn cĀc 97,8% và chỵ sø Kappa 0,6 (Lâm Vën Tån và cs., 2014). Trên đða bàn Tåy Nguyên, nhiều cưng trình, đề tài, dĆ án đã ăng dĀng cưng nghệ viễn thám và GIS nhìm quân lý bền vąng tài nguyên đçt và nāĉc ăng phị vĉi thiên tai hän hán, lÿ lĀt và biến đùi khí hêu. CĀ thể nhā cưng nghệ viễn thám đã đāČc ăng dĀng để giám sát hän Ċ khu vĆc Tåy Nguyên. Theo đị, chỵ sø nāĉc bề mðt LSWI (Land Surface Water Index) và chỵ sø khư hän nhiệt đû, thĆc vêt VTCI (Vegetable Temperature Dryness Index) đāČc khỵng đðnh là phü hČp vì vĂa đâm bâo đāČc tính chçt sinh hõc, vêt lý cþa quá trình hän hán, vĂa đâm bâo tính thĆc tiễn hän hán Ċ Việt Nam (Dāćng Vën Khâm và cs., 2013); hay đánh giá khâ nëng ăng dĀng chỵ sø hän Keetch- Byram (KBDI) trong giám sát hän hán Ċ Việt Nam và lçy vüng Tåy Nguyên làm thĆc nghiệm.
Kết quâ cho thçy, chỵ sø KBDI đāČc tính tốn tĂ sø liệu viễn thám đã mư tâ khá tøt phån bø theo khưng gian và thĈi gian cþa điều kiện khư hän trên khu vĆc Tåy Nguyên nëm 2010 (Trỉn ThĀc và cs., 2013). Nhā vêy, thĆc tế đã chăng minh phāćng pháp tích hČp tā liệu viễn thám GIS ngày càng đāČc ăng dĀng rûng rãi và mang läi hiệu quâ cao trong việc điều tra tài nguyên thiên nhiên và giám sát mưi trāĈng, tìm kiếm khống sân, thành lêp bân đ÷ thù nhāċng, bân đ÷ hiện träng sĄ dĀng đçt, quan tríc lĉp phþ thĆc vêt thay thế cho các phāćng pháp truyền thøng thưng thāĈng vĉi chi phí tøn kém và thĈi gian thĆc hiện kéo dài. TĂ đị, mĊ ra mût kỷ nguyên mĉi tích hČp cưng nghệ sø để phĀc vĀ cho cưng tác quân lý và sĄ dĀng bền vąng tài nguyên thiên nhiên.
Bâng 1. Các thông số ânh vệ tinh Landsat 8
Vệ tinh Kênh phổ Chiều dài bước sóng
(micrometers)
Độ phân giải (meters) LDCM - Landsat 8
(Bộ cảm OLI và TIRs)
Kênh 1 - Coastal aerosol 0,433 - 0,453 30
Kênh 2 - Blue 0,450 - 0,515 30
Kênh 3 - Green 0,525 - 0,600 30
Kênh 4 - Red 0,630 - 0,680 30
Kênh 5 - Near Infrared (NIR) 0,845 - 0,885 30
Kênh 6 - SWIR 1 1,560 - 1,660 30
Kênh 7 - SWIR 2 2,100 - 2,300 30
Kênh 8 - Panchromatic 0,500 - 0,680 15
Kênh 9 - Cirrus 1,360 - 1,390 30
Kênh 10 - Thermal Infrared (TIR) 1 10,3 - 11,3 100
Kênh 11 - Thermal Infrared (TIR) 2 11,5 - 12,5 100
Nguồn: Roy, 2014
Hình 1. Quy trình thực hiện nghiên cứu
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1. Vật liệu nghiên cứu
Ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI đāČc chĀp vào tháng 3 nëm 2015, đû phån giâi 30 30m, g÷m 11 kênh phù đã đāČc hiệu chînh cþa các träm thu trên mðt đçt và tâi về trên trang web:
http://earthexplorer.usgs.gov. Ngoài ra, các bân đ÷ nền về đða hình, giao thöng, söng suøi„ cÿng đāČc sĄ dĀng để phĀc vĀ cöng tác phån tích, xĄ lý ânh và thành lêp bân đ÷ chuyên đề.
2.2. Phương pháp nghiên cứu 2.2.1. Phương pháp luận
Lĉp thĆc vêt che phþ trên bề mðt mût vüng phân ánh hiện träng về tài nguyên thĆc vêt và các ngu÷n tài nguyên thiên nhiên khác cüng t÷n täi trong đò. Đðc điểm tĆ nhiên cþa mût vüng cò thể đāČc thể hiện qua lĉp thâm thĆc vêt và chính lĉp thâm thĆc vêt phân ánh trĊ läi mût phæn tính chçt đðc điểm tĆ nhiên cþa vüng đò do các møi quan hệ và tāćng tác cþa các yếu tø tĆ nhiên vĉi
lĉp thâm phþ. DĆa trên quy luêt chung về sĆ tāćng tác giąa thâm che phþ và nëng lāČng điện tĂ, sĆ hiểu biết nhąng đðc điểm chung về thâm thĆc vêt täi khu vĆc nghiên cău và việc thu thêp các điểm thĆc đða cÿng nhā lçy méu các thâm thĆc vêt khác nhau, nghiên cău đã tiến hành phån chia các lĉp thâm che phþ tĂ ânh vệ tinh Landsat 8 OLI tháng 3 nëm 2015 chĀp lāu vĆc Srepok. Đỉu tiên, cưng tác xĄ lý và phån tích ânh viễn thám đāČc thĆc hiện dāĉi sĆ hú trČ cþa cþa các cưng cĀ GIS và phỉn mềm giâi đốn ânh ENVI 4.7. Sau đị, cưng tác điều tra thĆc đða đāČc tiến hành nhìm đánh giá và kiểm tra đû chính xác kết quâ giâi đốn. Cùi cüng, bân đ÷ thâm phþ lāu vĆc Srepok đã đāČc xåy dĆng trong mưi trāĈng là việc cþa ArcGIS nhìm phĀc vĀ cho các nghiên cău såu hćn trên lāu vĆc.
2.2.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể - Nắn chỵnh hình học
XĄ lý hình hõc ânh là quá trình hiệu chỵnh biến däng hình hõc cþa ânh dĆa trên các phāćng pháp chuyển đùi sao cho các điểm ânh tāćng ăng vĉi vð trí thĆc cþa chýng trên mðt đçt và phü hČp trong hệ tõa đû bân đ÷. Nghiên cău đã sĄ dĀng các điểm khøng chế mðt đçt (GCPs) để hiệu chỵnh hình hõc nhìm xác đðnh møi tāćng quan giąa hệ tõa đû ânh và hệ tõa đû bân đ÷. Sau đị, quá trình nûi suy và tái chia méu đāČc thĆc hiện bìng phāćng pháp “ngāĈi láng giềng gỉn nhçt” (nearest neighbor).
- Tăng cường chất lượng ảnh
Tëng cāĈng chçt lāČng ânh là phép chuyển đùi để täo ra ânh mĉi sao cho dễ nhên biết nûi dung trên ânh và thuên lČi trong chiết tách thưng tin. Phāćng pháp nång cao đû phån giâi HSV (Hue - Saturation - Value) đāČc sĄ dĀng nhìm phĀc vĀ việc giâi đốn bìng mít trên lāu vĆc Srepok.
- Phân loại ảnh
Hiện nay, phāćng pháp phån tích và giâi đốn thâm phþ thĆc vêt đāČc nhiều nhà nghiên cău sĄ dĀng là phāćng pháp phån lội cị kiểm đðnh (Supervised). Phån lội cị kiểm đðnh là phāćng pháp xác suçt cị khâ nëng síp xếp nhąng pixel do ngāĈi sĄ dĀng đðnh nghïa thành nhąng lĉp khác nhau, trong đị tçt câ các pixel
trên mût ânh đāČc nhên däng thưng qua ký hiệu phù tāćng tĆ vĉi mĀc đích nhên ra sĆ đ÷ng nhçt, nhąng méu đäi diện mang nét đðc trāng thể hiện khác nhau mà ngāĈi nghiên cău mùn phån lội. Nhąng méu này gõi là nhąng khu vĆc lçy méu (training). SĆ lĆa chõn nhąng khu vĆc lçy méu thích hČp dĆa trên phäm vi quan sát và ý tāĊng này sẽ đāČc hú trČ bĊi các lội bân đ÷ và nhąng dą liệu khâo sát thĆc đða.
- Đánh giá độ chính xác
Kết quâ cþa việc so sánh sĆ phü hČp giąa nhąng lội thĆc đða trên mðt đçt và nhąng lội giâi đốn bĊi mût thuêt tốn phån lội thāĈng đāČc thĆc hiện bĊi mût ma trên sai sø. Để thiết lêp đāČc ma trên sai sø, nhà phån tích phâi so sánh kết quâ phån lội trên khu vĆc đã biết trên cć sĊ tĂng pixel mût và xác đðnh măc đû chính xác täi các vð trí đāČc thèm tra thưng qua các chỵ tiêu đû chính xác tồn cĀc, đû chính xác ngāĈi sân xuçt và đû chính xác ngāĈi sĄ dĀng (Lê Vën Trung, 2015).
+ Đû chính xác tồn cĀc (Overall Accuracy)
1
100
n O T
K
i ji
+ Đû chính xác ngāĈi sân xuçt (Producer accuracy)
1
100
i ji i
i
S
O t S
+ Đû chính xác ngāĈi sĄ dĀng (Use accuracy)
100
j ji j
j
S
O
t S
Trong đị: Oji là giá trð thể hiện sĆ phü hČp Ċ hàng i và cût j.
Si+ là tùng giá trð theo hàng (i = 1,2,„,K) S+j là tùng giá trð theo cût (j = 1,2,„,K) n là tùng sø pixel trong bû dą liệu
Chỵ sø kappa (k) đāČc tính tốn bìng cách nhån tùng sø pixel trong tçt câ các lĉp đýng trên mðt đçt (P) vĉi tùng các pixel đāČc phån lội đýng nìm trên đāĈng chéo cþa ma trên sai sø
(xii) sau đị trĂ đi tùng sø pixel đýng trên mðt đçt trong mût lĉp (xi+1) nhån vĉi tùng sø pixel đāČc phån lội trong lĉp đị (x+i) và chia cho bình phāćng tùng sø pixel trĂ cho tùng sø pixel đýng mðt đçt trong lĉp (x+i) nhån vĉi tùng pixel đāČc phån lội trong lĉp đị (x+i). Chỵ sø kappa đāČc thể hiện trong cưng thăc sau:
2
i ii i i
i i
P x x x i
K P x x i
- Biên tập bản đồ thảm phủ
TĂ kết quâ ânh đã xĄ lý bìng cưng cĀ ENVI và đāČc kiểm tra đû chính xác thưng qua ma trên sai sø. Kết quâ sẽ đāČc xuçt sang phỉn mềm ArcGIS để tiến hành phát triển cć sĊ dą liệu và phån tích khưng gian.
3. KẾT QUẢ, THẢO LUẬN 3.1. Nắn chỵnh hình học
Ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI đāČc tâi về vĉi 2 phån cânh Patch 1: 124, Row 1: 51 bao phþ hỉu hết diện tích tỵnh Đík Lík và mût phỉn tỵnh Đík Nưng; Patch 2: 124, Row 1: 52 chþ yếu là diện tích tỵnh Låm Đ÷ng và mût phỉn tỵnh Đík
Nưng. Cën că vào điều kiện khí hêu täi khu vĆc Tåy Nguyên, ânh đāČc lĆa chõn chĀp ngày 6/3/2015, thĈi gian chĀp ânh vào müa khư, níng đẹp và quang måy nên chçt lāČng ânh khá tøt, vĉi đû phþ måy dāĉi 10%. Dāĉi sĆ hú trČ cþa phỉn mềm ENVI 4.7, hai phån cânh đāČc ghép läi bao phþ gỉn nhā tồn bû diện tích 3 tỵnh Đík Lík, Đík Nưng và Låm Đ÷ng bìng cưng cĀ Basic Tool/ Mosaicking/Georeferenced.
Dą liệu ânh đāČc tâi miễn phí trên trang web đã đāČc đëng ký theo phép chiếu UTM mýi 49 bíc, vĉi ellip thĆc dĀng là WGS 84. Vì ânh đã đāČc xĄ lý Ċ măc 1T nghïa là đã câi chính biến däng do chênh cao đða hình (măc trĆc ânh Orthophoto) nên nghiên cău tiến hành nín chỵnh hình hõc vĉi 4 điểm GCPs đāČc xác đðnh ngồi thĆc đða bìng máy đðnh vð vệ tinh (GPS) tāćng ăng vĉi vð trí täi 4 gịc cþa ânh để tiến hành chuyển đùi tõa đû và phāćng pháp nearest neighbor - đāČc áp dĀng vĉi đû phån giâi 30 30m để bâo đâm khưng cị các giá trð ngội lai.
Sau đị, ranh giĉi lāu vĆc Srepok đāČc ch÷ng lên ânh vệ tinh đã ghép để täo thành ânh khu vĆc nghiên cău qua cưng cĀ Basic Tool/
Subset data via ROIs (Hình 2).
Bâng 2. Các giá trị chỵ số Kappa trong đánh giá kết quâ phân loại ânh
Giá trị K Mức độ chặt chẽ
< 0,00 Thấp
0,00 - 0,20 Nhẹ
0,21 - 0,40 Vừa
0,41 - 0,60 Tương đối chặt
0,61 - 0,80 Chặt
0,81 - 1,00 Rất chặt
Nguồn: Navulur, 2007
Bâng 3. Vị trí các điểm nắn chỵnh hình học
Tọa độ X Tọa độ Y Vị trí ngồi thực địa
782503 1452412 Ngã 3 trạm kiểm lâm số 8, VQG Yok Đơn, Ea Suop, Đắk Lắk 207671 1433364 Ngã 3 Ea Hồ, Krơng Năng, Đắk Lắk
238499 1311657 Hồ Dran, thị trấn Dran, Đơn Dương, Lâm Đồng 797452 1315491 Đập thủy điện Đồng Nai 4, Đắk Glong, Đắk Nơng
Hình 2. Ghép và cắt ânh theo ranh giới lưu vực Srepok
Ảnh trước khi tăng cường độ phân giải Ảnh sau khi tăng cường độ phân giải Hình 3. Tăng cường độ phân giâi vệ tinh
Hình 4. Phân loại phi giám định lưu vực Srepok
3.2. Tăng cường chất lượng hình ânh
Để cưng tác chõn méu và phån lội ânh đät đû chính xác cao hćn, phāćng pháp nång cao đû phån giâi HSV đāČc sĄ dĀng để nång cao đû phån giâi ânh đa phù bìng vĉi đû phån giâi ânh tồn síc. Ảnh Landsat 8 tù hČp màu cị đû phån giâi 30m (kênh 4, 3, 2) kết hČp vĉi ânh tồn síc (kênh 8) vĉi đû phån giâi 15m täo ra ânh mĉi vĂa cị đû phån giâi cao cþa kênh tồn síc, vĂa cị màu síc trĆc quan cþa ânh tù hČp màu. Kết quâ đāČc thể hiện täi Hình 3 cho thçy các đøi tāČng thể hiện síc nét hćn trên ânh giýp cho việc phån biệt các đøi tāČng mût cách dễ dàng.
3.3. Phân loại ânh
Phån lội ânh là quá trình gán nhąng lĉp đýng vĉi đðc điểm để nhịm nhąng đðc điểm giøng nhau vĉi mĀc đích tách các đøi tāČng khác biệt tĂ múi lội khác trong ânh. Trên lāu vĆc Srepok, việc phån lội đāČc tiến hành dĆa vào ânh composite tù hČp tĂ ba kênh 4, 3, 2.
Đåy là 3 kênh tù hČp màu tĆ nhiên cþa ânh Landsat 8 OLI.
Đỉu tiên, ânh khu vĆc nghiên cău đāČc tiến hành phån lội phi giám đðnh (Unsupervised classification) để gûp các pixel cị giá trð phù tāćng đ÷ng vào thành mût nhịm bìng thuêt tốn ISODATA (Iterative Self - Organization Data Analysis). Kết quâ phån lội phĀ thủc vào têp hČp các phỉn tĄ cị cüng giá trð ânh mà khưng cị vüng méu huçn luyện. Sø lāČng các nhịm phån lội tüy thủc vào mĀc đích sĄ dĀng ânh cþa ngāĈi phån lội. Trong nghiên cău này, ânh khu vĆc nghiên cău đāČc phån chia thành 7 lĉp (Hình 4).
Sau đị, phāćng pháp phån lội cị giám đðnh dĆa vào các điểm trên thĆc đða (training sites) đāČc thĆc hiện trên khu vĆc nghiên cău.
Ngồi thĆc đða, vĉi múi träng thái khác nhau, tiến hành lçy tõa đû, mư tâ träng thái/thâm phþ. Đøi vĉi mût lĉp träng thái/thâm phþ, sø điểm thĆc đða tøi thiểu cỉn cị bìng sø kênh phù cûng vĉi 1 (Nguyễn Thð Thanh Hāćng, 2015).
Nhā vêy, vĉi 7 lội hình sĄ dĀng đçt đāČc phån
lội phi giám đðnh và cën că vào đðc điểm cþa ânh vệ tinh Landsat 8 OLI bao g÷m 11 kênh phù, trên lāu vĆc Srepok, ít nhçt phâi cị 84 điểm thĆc đða. Tuy nhiên, do lāu vĆc cị diện tích rûng bao phþ trên đða bàn 3 tỵnh, vì vêy nghiên cău tiến hành khâo sát thĆc đða và lĆa chõn 169 điểm thĆc đða để tiến hành giâi đốn và lçy thêm không gỉn 1/3 tùng sø điểm thĆc đða (68 điểm) để tiến hành kiểm đðnh kết quâ giâi đốn. TĂ các điểm thĆc đða đã lçy tõa đû và mư tâ träng thái, täo file excel và chuyển sang shape file dāĉi sĆ hú trČ cþa phỉn mềm ArcGIS.
Trong mưi trāĈng làm việc cþa ENVI, mĊ shape file và täo ROI là däng điểm và chuyển thành vüng ROI cị bù sung thêm các điểm huçn luyện mĉi dễ quan sát đāČc trên ânh nhā mðt nāĉc, đçt nưng nghiệp, khu dån cā (các điểm thĆc đða đāČc thể hiện trên Hình 6a). Lúc này, quá trình chõn méu đāČc thĆc hiện và tiến hành kiểm tra măc đû phån biệt giąa các cðp đøi tāČng theo tiêu chí thøng kê Jeffries-Matusit và Transformed Divergence. Măc đû phån biệt thay đùi trong phäm vi tĂ 0 - 2. Nếu giá trð phån biệt
≥ 1,9 thể hiện đû phån biệt rçt rơ. Nếu giá trð <
1,0 thì nên gûp hai lĉp läi vĉi nhau và tiến hành chõn méu läi. Trong nghiên cău này, măc đû phån biệt giąa các đøi tāČng đāČc lĆa chõn trong lāu vĆc Srepok thay đùi trong không 1,3-2,0 đāČc chçp nhên để thĆc hiện phån lội ânh (Hình 5). Ngồi ra, bû khịa giâi đốn cho lāu vĆc Srepok cÿng đāČc xåy dĆng phĀc vĀ cho các bāĉc tiếp theo.
Sau khi lçy méu, đðt tên và täo màu cho các méu huçn luyện thành mût sø lĉp đøi tāČng riêng biệt thì quá trình phån lội sẽ đāČc thĆc hiện. Trong quá trình này, thuêt tốn Maximum Likelihood đāČc sĄ dĀng để síp xếp các pixel đāČc phån lội vào mût lĉp mà nị cị xác suçt cao nhçt. Việc phån lội khưng chỵ dĆa vào giá trð không cách mà cđn vào đû biến đûng trong múi lĉp. Kết quâ, ânh khu vĆc nghiên cău đã đāČc phån lội thành 7 lội hình sĄ dĀng đçt, bao g÷m: cåy låu nëm; cåy hàng nëm; đçt chuyên düng; rĂng thāĈng xanh; rĂng rĀng lá;
rĂng hún giao; và mðt nāĉc (Hình 6b).
Hình 5. Mức độ phân biệt giữa các mẫu giâi đoán
(a) (b) (c)
Hình 6. Phân loại có giám định lưu vực Srepok
Bâng 3. Ma trận đánh giá độ chính xác kết quâ phân loại ânh Landsat lưu vực Srepok (Đćn vð: pixel)
Hiện trạng
Rừng thường
xanh
Rừng rụng
lá
Rừng hỗn giao
Đất chuyên
dùng Cây hàng năm
Cây lâu năm
Mặt
nước Tổng
Độ chính xác người sử dụng
(%)
Rừng thường xanh 10 0 0 0 0 0 0 10 100,00
Rừng rụng lá 1 10 1 0 0 0 0 12 83,33
Rừng hỗn giao 1 1 5 0 2 0 0 9 55,56
Đất chuyên dùng 0 0 3 9 0 2 1 15 60,00
Cây hàng năm 2 0 0 0 9 1 0 12 75,00
Cây lâu năm 1 0 1 0 0 5 1 8 62,50
Mặt nước 0 0 0 0 0 0 2 2 100,00
Tổng 15 11 10 9 11 8 4 Độ chính xác toàn cục = 73,53%
Chỉ số kappa = 0,69 Độ chính xác
nhà sản xuất (%) 66,67 90,91 50,00 100,00 81,82 62,50 50,00
Cùi cüng, 68 điểm thĆc đða đāČc thể hiện lên trên kết quâ phån lội để tiến hành kiểm đðnh kết quâ (Hình 6c). Ngồi ra, do kết quâ phån lội đang Ċ däng thư và cị nhiều khu vĆc vĉi diện tích quá nhĩ, khưng cỉn thiết cho nghiên cău sau này nên cưng cĀ làm mðn (Majority) đāČc sĄ dĀng để lội bĩ các đøi tāČng nìm đćn lẻ vĉi diện tích nhĩ, ânh phån lội thu đāČc kết quâ mðn hćn và đáp ăng đāČc các yêu cỉu đðt ra.
3.4. Đánh giá độ chính xác kết quâ phân loại Đánh giá đû chính xác là thuêt tốn xác đðnh đû tin cêy cþa sĆ phån lội ânh. Phāćng pháp để đánh giá đû chính xác sĆ phån lội dĆa trên mût ma trên vuưng đāČc síp xếp theo hàng và cût chỵ rơ sø lāČng các méu pixel đāČc gán cho mût lĉp riêng biệt liên quan tĉi các lĉp hiện thĈi.
Theo CĀc đða chçt Mỹ quy đðnh, đû chính xác cþa phép phån lội đāČc đánh giá cao là trên 0.85 (85%), đû chính xác nìm trong không 0,4 0,8 là Ċ măc cị thể chçp nhên đāČc (Van der Meer, and de Jong, 2001). Kết quâ đánh giá măc đû chính xác sau khi phån lội 7 lĉp träng thái trên lāu vĆc Srepok bìng phāćng pháp phån lội cị giám sát chỵ ra rìng: đû chính xác tồn cĀc cþa phån lội (overall accuracy) đät 73,53%; hệ sø thøng kê Kappa là 0,69. Ngồi ra
đû chính xác cþa phép phån lội cđn đāČc tính tốn đû chính xác nhà xân xuçt và đû chính xác ngāĈi sĄ dĀng đāČc mư tâ trong bâng 3. Nhìn chung, kết quâ phån lội thâm phþ thĆc vêt đþ điều kiện để tiến hành thành lêp bân đ÷ thâm phþ trên lāu vĆc Srepok.
3.5. Thành lập bân đồ thâm phủ lưu vực sơng Srepok
Trong mưi trāĈng làm việc cþa ArcGIS, kết quâ phån lội ânh vệ tinh Landsat 8 OLI đāČc tiến hành biên têp để thành lêp bân đ÷
thâm phþ lāu vĆc Srepok vĉi tỷ lệ 1:1.000.000 (Hình 7).
Kết quâ, lāu vĆc Srepok cị tùng diện tích tĆ nhiên là 1.203.255,2ha, đāČc phån thành 7 lội thâm phþ/träng thái: (1) rĂng thāĈng xanh chiếm diện tích lĉn nhçt vĉi 259.846,5ha, chiếm 21,6% tùng diện tích; (2) cåy låu nëm vĉi 238.098,0ha, chiếm 19,79% tùng diện tích, chþ yếu tr÷ng các lội cåy cưng nghiệp låu nëm nhā cà phê, tiêu, điều; (3) rĂng hún giao vĉi 192.789,1ha, chiếm 16,02% tùng diện tích; (4) rĂng rĀng lá 166.185,7ha, chiếm 13,81% tùng diện tích; (5) cåy hàng nëm nhā lýa, ngư, sín...
vĉi 84.74,1ha, chiếm 7,04% tùng diện tích; (6) đçt chuyên düng bao g÷m khu dån cā, đāĈng giao thưng, trĀ sĊ cć quan... chiếm 20,79%; và (7) mðt nāĉc chiếm 0,94% tùng diện tích.
Hình 7. Bân đồ thâm phủ lưu vực Srepok
Bâng 4. Diện tích các loại thâm phủ lưu vực Srepok
Hiện trạng Diện tích (ha) Tỷ lệ (%)
Rừng thường xanh 259.846,5 21,60
Rừng rụng lá 166.185,7 13,81
Rừng hỗn giao 192.789,1 16,02
Mặt nước 11.351,9 0,94
Cây lâu năm 238.098,0 19,79
Cây hàng năm 84.747,1 7,04
Đất chuyên dùng 250.206,9 20,79
Tổng (ha) 1.203.225,2 100,00
4. KẾT LUẬN
Ảnh vệ tinh Landsat 8 OLI đāČc sĄ dĀng để thành lêp bân đ÷ thâm phþ lāu vĆc Srepok.
Phāćng pháp phån lội cị giám sát vĉi thuêt tốn Maximum Likelihood đāČc ăng dĀng để phån chia khu vĆc nghiên cău thành 7 lội thâm phþ khác nhau vĉi chỵ sø K là 0,69 và sai sø tồn cĀc là 73,53%. Các giá trð này đāČc đánh giá là đþ điều kiện để tiến hành thành lêp bân đ÷ thâm phþ lāu vĆc Srepok vĉi 7 träng thái khác nhau bao g÷m: rĂng thāĈng xanh, rĂng rĀng lá, rĂng hún giao, cåy låu nëm, cåy hàng nëm, đçt chuyên düng và mðt nāĉc. Kết quâ nghiên cău mût lỉn nąa khỵng đðnh khâ nëng ăng dĀng ânh vệ tinh vào cưng tác nghiên cău, quan sát và theo dơi sĆ thay đùi cþa lĉp thâm phþ trên bề mðt trái đçt và là mût ngu÷n tā liệu đỉu vào đáng tin cêy cho các nghiên cău såu hćn đāČc tiến hành trên lāu vĆc sưng Srepok.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Dương Văn Khảm, Nguyễn Hồng Sơn, Trần Thị Tâm (2013). Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ viễn thám giám sát hạn hán ở Tây Nguyên. Hội thảo khoa học liên ngành nhĩm nhiệm vụ thuộc chương trình Tây Nguyên 3: Quản lý bền vững đất và nước ứng phĩ với hạn hán, hoang mạc hĩa và lũ lụt vùng Tây Nguyên, tr. 167-176.
Hubbart, J. (2012). History of hydrological modeling.
Rettrieved from http://www.eoearth.org/view/
article/153524. Cited 12/5/2015.
Lâm Văn Tân, Trần Hồng Tiếp, Cao Quốc Đạt, Võ Quốc Tuấn (2014). Ứng dụng cơng nghệ viễn thám
để xây dựng bản đồ hiện trạng rừng ngập mặn trên địa bàn huyện Thạch Phú, tỉnh Bến Tre. Hội thảo ứng dụng GIS tồn quốc 2014, tr. 79-87.
Lê Văn Trung (2015). Giáo trình Viễn thám, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia, Thành phố Hồ Chí Minh.
Navulur, K. (2007). Multispectral image analysis using object-oriented paradigm. CRC Press, 206 p.
Nguyễn Hữu Hà, Lê Văn Trung, Tống Phước Hồng Sơn (2012). Áp dụng viễn thám và GIS trong xác định hiện trạng và nguy cơ sạt lở khu vực huyện Vân Canh, Bình Định. Hội thảo ứng dụng GIS tồn quốc 2012, tr. 88-95.
Nguyễn Thị Thanh Hương (2015). Ứng dụng viễn thám và GIS trong quản lý tài nguyên rừng, Nhà xuất bản Thơng Tấn, ISBN: 978-604-945-110-2.
Roy D. P., M. A. Wulder, T. R. Loveland, C.E.
Woodcock, R. G. Allen, M. C. Anderson, Z. Zhu, (2014). Landsat-8: Science and product vision for terrestrial global change research. Remote Sensing of Environment, 145: 154-172.
Trần Thục, Nguyễn Văn Thắng, Hồng Đức Cường, Mai Văn Khiêm, Nguyễn Đăng Mậu, Vũ Văn Thăng, Wataru Takeuchi, Văn Ngọc Anh (2013).
Khả năng ứng dụng chỉ số hạn Keetch-Byram (KBDI) trong giám sát hạn hán ở Việt Nam. Hội thảo khoa học liên ngành nhĩm nhiệm vụ thuộc chương trình Tây Nguyên 3: Quản lý bền vững đất và nước ứng phĩ với hạn hán, hoang mạc hĩa và lũ lụt vùng Tây Nguyên, tr. 177-183.
Van der Meer, F. D and S.M. de Jong (2001). Imaging Spectrometry: Basic Principles and Prospective Application. Bookseries Remote sensing and Digital Image Processing Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 4: 403.
Vũ Minh Tuấn, Vũ Xuân Cường (2013). Ứng dụng GIS và viễn thám dự báo khu vực trượt lở đất tại tỉnh Lâm Đồng. Hội thảo ứng dụng GIS tồn quốc 2013, tr. 393-401.
