Đánh Giá Khả Năng Ứng Dụng Ảnh Vệ Tinh Có Độ Phân Giải Cao Spot 5 Trong Việc Xây Dựng Bản Đồ Hiện Trạng Tài Nguyên Rừng Tỉ Lệ 1 50 000 Huyện Mường La Tỉnh Sơn La

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

--------------------

NGUYỄN NGỌC DIỆN

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ẢNH VỆ TINH CÓ ĐỘ

PHÂN GIẢI CAO (SPOT-5) TRONG VIỆC XÂY DỰNG BẢN ĐỒ

HIỆN TRẠNG TÀI NGUYÊN RỪNG TỈ LỆ 1: 50.000

HUYỆN MƯỜNG LA, TỈNH SƠN LA

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Hà Nội – 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

--------------------

NGUYỄN NGỌC DIỆN

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG ẢNH VỆ TINH CÓ ĐỘ

PHÂN GIẢI CAO (SPOT-5) TRONG VIỆC XÂY DỰNG BẢN ĐỒ

HIỆN TRẠNG TÀI NGUYÊN RỪNG TỈ LỆ 1: 50.000

HUYỆN MƯỜNG LA, TỈNH SƠN LA

Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên rừng

Mã số: 60.62.68

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. NGUYỄN PHÚ HÙNG

Hà Nội – 2011

i

LỜI CẢM ƠN

Luận văn là kết quả của quá trình học tập, nghiên cứu ở nhà trường, kết

hợp với kinh nghiệm trong quá trình công tác thực tiễn, với sự nỗ lực cố gắng

của bản thân.

Đạt được kết quả này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến quý thầy

cô giáo Trường Đại học Lâm nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ hỗ chợ cho tôi. Đặc

biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Tiến sỹ Nguyễn Phú Hùng công

tác tại Viện điều tra quy hoạch rừng, đã trực tiếp hướng dẫn khoa học và đã dày

công giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn.

Tôi xin trân thành cám ơn đến Ban lãnh đạo cơ quan nơi tôi công tác đã

tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn.

Mặc dù bản thân đã rất cố gắng nhưng luận văn không tránh khỏi

những khiếm khuyết, vì vậy tôi rất mong nhận được sự góp ý chân thành của

quý thầy, cô giáo, đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.

Tôi xin cam đoan số liệu thu thập, kết quả tính toán là trung thực và

được trích dẫn rõ ràng.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội , tháng 9 năm 2011

Tác giả

Nguyễn Ngọc Diện

ii

MỤC LỤC

Trang phụ bìa Trang

Lời cảm ơn ...................................................................................................................i

Mục lục....................................................................................................................... ii

Danh mục các chữ viết tắt......................................................................................... iii

Danh mục các bảng ....................................................................................................iv

Danh mục các hình......................................................................................................v

ĐẶT VẤN ĐỀ.............................................................................................................1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..........................................3

1.1. Tình hình nghiên cứu và thực hiện trên thế giới...............................................3

1.1.1. Tình hình chung..........................................................................................3

1.1.2.Thống kê những hướng ứng dụng phổ biến của viễn thám – GIS trong

ngành lâm nghiệp .................................................................................................7

1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ...................................................................11

1.2.1. Tình hình chung của viêc ̣ ứng dụng phương pháp viễn thám trong lâm

nghiệp Việt Nam ................................................................................................11

1.2.2. Thống kê một số hoạt động cụ thể của việc ứng dụng viễn thám trong lâm

nghiệp [4]............................................................................................................12

1.2.3. Nhân x̣ é

t chung.........................................................................................22

Chương 2: MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU ..........................................................................................................................25

2.1. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................25

2.2. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................................25

2.3. Phạm vi nghiên cứu............................................................................................25

2.4. Phương pháp sử lý ảnh thành lập bản đồ rừng...................................................25

Chương 3: TƯ LIÊU ̣ ẢNH SPOT VÀ QUY TRÌNH GIẢI ĐOÁN ẢNH SPOT

THÀNH LÂP Ḅ ẢN ĐỒ TÀI NGUYÊN RỪNG.....................................................29

3.1. Tư liệu ảnh SPOT [2]......................................................................................29

3.2. Áp dụng ảnh Spot thành lập bản đồ rừng tỉ lệ 1: 50.000...............................35

3.2.1. Yêu cầu của bản đồ rừng tỉ

lê ̣1: 50.000...................................................35

3.2.2. Khả năng đáp ứng của ảnh SPOT-5 thành lâp ḅ ản đồ hiện trạng rừng....37

ii

iii

3.3. Quy trình xử lý

thông tin ảnh SPOT thành lâp ḅ ản đồ hiện trạng rừng .........38

3.3.1. Quy trình chung........................................................................................38

3.3.2. Công tác chuẩn bị.....................................................................................39

3.3.3.Xây dựng bản đồ hiện trạng rừng trong phòng….………………………40

3.3.4. Xây dựng mẫu khoá ảnh giải đoán...........................................................41

3.3.5. Giải đoán ảnh trong phòng .......................................................................35

3.3.6. Ngoại nghiệp ............................................................................................43

3.3.7. Kiểm tra độ chính xác của công tác giải đoán..........................................45

3.3.8. Chỉnh lý bổ sung bản đồ thành quả ..........................................................47

3.3.9. Xử lý tính toán, phân tích đánh giá số liệu...............................................48

3.3.10. Biên tập bản đồ thành quả. .....................................................................48

Chương 4: GIẢI ĐOÁN ẢNH SPOT THÀNH LÂP Ḅ ẢN ĐỒ TÀI NGUYÊN

RỪNG HUYÊN MƯ ̣ ỜNG LA NĂM 2011 ..............................................................52

4.1. Khái quát chung về huyện Nường La.............................................................52

4.2. Nguồn tư liệu ảnh sử dụng.............................................................................55

4.3. Xây dưng h ̣ ê ̣thống mẫu giải đoán cho các loai ṛ ừng ở bản đồ tỉ

lê ̣1: 50.000

cho huyên Mư ̣ ờng La.............................................................................................60

4.3.1. Điều tra trữ lượng rừng trên ô tiêu chuẩn thành lập mẫu giải đoán ảnh......61

4.3.2. Nội dung trình tự thực hiện..........................................................................62

4.4. Xây dưng b ̣ ản đồ rừng huyên Mư ̣ ờng La .......................................................68

4.4.1.Nguyên tắc khoanh vẽcác khoanh vi........................................................68

4.4.2. Các yếu tố cơ sở toán học.........................................................................69

4.5. Kết quả giải đoán và điều vẽ...........................................................................70

4.5.1. Đánh giá đô ̣chính xác ..............................................................................70

4.5.2. Thống kê diên t ̣ ích các loai ṛ ừng trong toàn huyêṇ ..................................75

4.6. Nhận xét đánh giá ...........................................................................................81

KẾT LUÂN ̣ - TỒN TẠI - KIẾN NGHI................................ ̣ ....................................82

1. Kết Luận ............................................................................................................82

2. Tồn tại................................................................................................................83

3. Kiến nghị............................................................................................................84

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

ii

iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

SPOT

(Système Probatoire d'Observation de la Terre) (lit. "Probationary

System of Earth Observation") SPOT – hệ thống ảnh vệ tinh quan

trắc trái đất của Pháp

CNES

Centre National d’Etudes Spatiales. Trung tâm quốc gia nghiên

cứu không gian của Pháp

HRG (High Resolution Geometric) đầu thu có độ phân giải hình học cao

GIS Geographic Information System -Hệ thông tin Địa lý

NDVI Chỉ số thực vật chuẩn hóa (Normalized Difference Vegetation Index

AVI Chỉ số dị thường thực vật (Anomaly Vegetation Index)

MKF 6 ảnh chụp đa phổ bằng máy ảnh 6 ống kính và 6 loại phim

KATE 140 Ảnh đa phổ của Nga chụp từ tàu vũ trụ có người lái

WWF Tổ chức bảo tồn đa dạng sinh học thuộc Liên hợp quốc

FAO Tổ chức nông lương thế giới thuộc Liên hợp quốc

LANDSAT Vệ tinh quan trắc trái đất của Mỹ

NDVI Chỉ số khác biệt thực vật chuẩn hóa

ETM Enhanced Thematic Mapper –lập bản đồ chuyên đề nâng cao

HIS

(Hue -Intensity - Satuation Color Space Transformation) tổ hợp

không gian màu theo sắc , mật độ, cường độ của màu

BGR ( Blue-Green –Red ) tổ hợp màu trong không gian màu cơ bản

iii

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

TT Tên bảng Trang

1.1 Các chỉ tiêu đánh giá trạng thái lớp phủ bề mặt 9

1.2 Nội dung bản đồ rừng 19

1.2 Các công thức chỉ số thực vật thường sử dụng 20

3.1 Các thông số của bộ cảm vệ tính SPOT-5 loại HRG 30

3.2 Các thông số của bộ cảm vệ tính SPOT-5 loại HRG 31

3.3 Một số thông số kỹ thuật của thiết bị đo thực vật trên SPOT-5 33

3.4 Hê ̣thống phân loai ṛ ừng trên cơ sở sử dung ̣ ảnh SPOT 5 35

3.5 Phiếu mô tả ngoại nghiệp 45

3.6 Đánh giá đô ̣chính xác theo hệ số Kappa 47

4.1 Phiếu kiểm tra các điểm ngoài thực địa 72

4.2 Đánh giá kết quả giải đoán cho từng loại rừng 73

iv

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH

TT Tên hình Trang

1.1 Mô phỏng vệ tinh (nguồn Việt Báo.vn) 6

1.2 Ảnh NDVI tách từ ảnh NOAA-AVHRR sử dung đ ̣ ể phân loai ḷ ớp phủ 10

1.3 Sử dung ch ̣ ỉsố NDVI của ảnh MODIS để phân loai ṣ ử dung đât (Lâm ̣

Đạo Nguyên)

10

1.4 Sử dung ̣ ảnh vê ̣tinh Landsat theo dõi biến đông r ̣ ừng toàn quốc, tỉ

lê ̣

1: 1000000.

15

1.5 Bảng chắp ảnh Landsat khu vưc tây b ̣ ắc

16

1.6 Phân bố cac ảnh Landsat ở Viêt Nam theo h ̣ àng và dải bay của vê ̣tinh

(Nguồn Nguyễn Ngọc Thạch)

16

1.7 Bản đồ lớp phủ thành lâp ḅ ằng phân loai ṭ ựđông ̣ ảnh Landsat –tỉnh

Sơn la (Nguồn Viện ĐTQH rừng)

17

2.1 Tổ hợp màu giả với thực vật có màu đỏ, nước có màu xanh lơ 26

2.2 Tổ hợp màu BGR thực vât màu xanh lục và nước có màu hồng 26

2.3 Quy trinh gi ̀ ải đoán ảnh thành lâp ḅ ản đồ chuyên đề

27

3.1 Ảnh SPOT-2 khu vực Hà Nội với độ phân giải không gian 20 mét 29

3.2 Ảnh SPOT-5 khu vực hồ Ba Bể -2010, đô ̣phân giải 10 mé

t 32

3.3 Ảnh SPOT-5 màu thật với độ phân giải không gian 10 mét khu vực

huyện Mường La (11/2010)

32

3.4 Các trạm thu ảnh vệ tinh SPOT trên thế giới 33

3.5 Ảnh chỉ số thực vật của SPOT (độ phân giải không gian 1 Km) 33

3.6 Sơ đồ ghép ảnh vê ̣tinh pham vi l ̣ anh th ̃ ổ viêt Nam ̣ 34

3.7. So sánh đô ̣phân giải không gian của ảnh Landsat (ảnh nhỏ) và SPOT

5(ảnh to) (ảnh khu vưc t ̣ ỉnh Sơn La)

38

3.8 Mô tả quy trình sử dung ̣ ảnh SPOT-5 thành lâp ḅ ản đồ rừng 39

v

vii

3.9 Bản đồ HTR cấp xã thành lập từ ảnh vệ tinh SPOT-5 (nguồn Viện

ĐTQHR)

50

4.1 Vi ̣tríđia l ̣ ý của huyên Mư ̣ ờng La 52

4.2 Bản đồ hành chính huyên Mư ̣ ờng La 53

4.3 Bản đồ giao thông huyên Mư ̣ ờng La 54

4.4. Mô hình DEM của huyên Mư ̣ ờng La 55

4.5. Các ảnh SPOT 5 (Chụp tháng 11-2010 huyên Mư ̣ ờng La đươc gh ̣ ép

và nắn theo các mảnh bản đồ 1: 50.000.

57

4.6 Ảnh SPOT và các ô mẫu lưa ch ̣ oṇ 58

4.7 Ảnh ghép theo mảnh bản đồ nên có sựkhác biêt ṿ ề tone và màu sắcdo

ghép từ 2 ảnh gốc.

58

4.8 Các tổ hơp ṃ àu khác nhau tao kh ̣ ó khăn cho ngườ

i giải đoán không

chuyên nghiêp (C ̣ ùng môt đ̣ ối tương nhưng c ̣ ó màu khác nhau tùy theo tổ

hơp ṃ àu)

59

4.9 Tổ hơp ṃ àu tưu nhiên v ̣ à đô ̣phân giải cao của ảnh SPOT 5 rá

t thuân ̣

lơi cho vi ̣ êc gi ̣ ải đoán ( vídu ̣phá

t hiên chi ti ̣ ết điểm dân cư ven sông )

59

4.10 Mẫu ảnh của nhóm đất chưa có rừng bao gồm: IA, IB, IC (2 ảnh trên),

mẫu ảnh của nhóm đất có rừng hỗn giao bao gồm hỗn giao gỗ - tre

nứa, hỗn giao Lá rộng – lá Kim. (2 ảnh dướ

i)

60

4.11 Nhóm rừng loại II: Bao gồm IIA, IIB (ảnh trên), IIIB (ảnh dưới) 61

4.12 Ô tiêu chuẩn hình tròn 1000m2 và các ô tiêu chuẩn phụ 63

4.13

Mẫu ảnh loại đấ,t loại rừng tai huy ̣ ên Mư ̣ ờng La 68

4.14

Khoanh vẽcác đơn vi ̣và hê ̣thống các điểm lấy mẫu tai x̣ ãChiềng Lao

huyện Mường La tỉnh Sơn La

70

4.15 Hê ̣thống các điểm kiểm tra 71

4.16 Thống kê loại đất, loại rừng huyện Mường la 76

4.17 Cơ cấu loại đất loại rừng huyện Mường la 76

v