Nghiên Cứu Nền Tảng Công Nghệ Google Earth Engine Ứng Dụng Xây Dựng Phần Mềm Phân Tích Khai Thác Dữ Liệu Từ Ảnh Vệ Tinh Dành Cho Sinh Viên Học Viên Đại Học Lâm Nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

KHOA KINH TẾ VÀ QUẢN TRỊ KINH DOANH

===o0o==

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU NỀN TẢNG CÔNG NGHỆ

GOOGLE EARTH ENGINE, ỨNG DỤNG XÂY DỰNG

PHẦN MỀM PHÂN TÍCH, KHAI THÁC DỮ LIỆU TỪ

ẢNH VỆ TINH DÀNH CHO SINH VIÊN, HỌC VIÊN

ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: Ths. Trần Xuân Hòa

Sinh viên thực hiện: Lương Văn Hiếu

Mã sinh viên: 1851070141

Lớp: K63 - HTTT

Hà Nội, 2022

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC .......................................................................................................................i

DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................iv

LỜI CẢM ƠN ...............................................................................................................vi

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU..........................................1

Lý do chọn đề tài................................................................................................1

1.1.1 Mục đích chọn đề tài .........................................................................................1

1.1.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ...............................................................................1

1.1.3 Ý nghĩa khoa học của đề tài...............................................................................1

Mục tiêu .............................................................................................................2

1.2.1 Mục tiêu chung ..................................................................................................2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể ..................................................................................................2

Nội dung nghiên cứu..........................................................................................2

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .....................................................................2

Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................3

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT..............................................................................4

Khảo sát thực trạng ............................................................................................4

Đặc tả yêu cầu bài toán ......................................................................................4

Lựa chọn giải pháp lập trình, công nghệ nền tảng phát triển.............................4

Lựa chọn kiến trúc hệ thống, mô hình phát triển...............................................5

Tìm hiểu nền tảng Google Earth Engine ...........................................................7

2.5.1 Khái niệm...........................................................................................................7

2.5.2 Google Earth Engine hoạt động như thế nào.....................................................7

2.5.3 Google Earth Engine và viễn thám....................................................................8

Những lợi ích của Google Earth Engine..........................................................10

Giới thiệu ảnh vệ tinh Landsat 8......................................................................13

ii

Giới thiệu ảnh vệ tinh Sentinal-2 .....................................................................13

Giới thiệu ảnh viễn thám Modis ......................................................................14

Một số công nghệ khác sử dụng ......................................................................14

2.10.1 Python ..............................................................................................................14

2.10.2 Django Framework ..........................................................................................15

2.10.3 PostgreSQL, Navicat .......................................................................................18

2.10.4 RestAPI............................................................................................................19

2.10.5 HTML..............................................................................................................21

2.10.6 CSS ..................................................................................................................22

2.10.7 JavaScript.........................................................................................................23

2.10.8 Bootstrap..........................................................................................................24

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG WEBSITE QUẢN LÝ HIỆN TRẠNG RỪNG ............25

Xác định các tác nhân ......................................................................................25

Danh sách các Use Case (UC) .........................................................................25

Biểu đồ Use Case .............................................................................................26

3.3.1 Biểu đồ Use Case tổng quát chức năng hệ thống ............................................26

Đặc tả Use Case ...............................................................................................27

3.4.1 UC Đăng nhập .................................................................................................27

3.4.2 UC quản lí dữ liệu ranh giới cấp Tỉnh/Huyện/Xã ...........................................28

3.4.3 UC phân tích ảnh vệ tinh .................................................................................29

3.4.4 UC Gửi nhận Email .........................................................................................30

3.4.5 UC phân tích độ cao, hướng dốc .....................................................................30

Mô hình hoạt động ...........................................................................................31

Xây dựng biểu đồ hoạt động............................................................................32

3.6.1 Đăng nhập........................................................................................................32

3.6.2 Quản lí dữ liệu ranh giới cấp Tỉnh/Huyện/xã..................................................32

iii

3.6.3 Phân tích ảnh vệ tinh .......................................................................................33

3.6.4 Gửi nhận Email................................................................................................34

3.6.5 Phân tích độ cao hướng dốc.............................................................................34

Xây dựng biểu đồ trình tự................................................................................35

3.7.1 Đăng nhập........................................................................................................35

3.7.2 Biểu đồ trình tự quản lí dữ liệu ranh giới cấp Tỉnh/Huyện/xã ........................36

3.7.3 Biểu đồ trình tự phân tích ảnh vệ tinh .............................................................37

3.7.4 Biểu đồ trình tự xác định độ dốc – độ cao - hướng dốc ..................................38

Thiết kế cơ sở dữ liệu.......................................................................................39

3.8.1 Xác định thực thể, thuộc tính...........................................................................39

Mô hình dữ liệu quan hệ ..................................................................................40

Cấu trúc ứng dụng............................................................................................41

Một số hàm xử lý .............................................................................................41

Kết quả xây dựng ứng dụng.............................................................................44

Kiểm thử chức năng phần mềm.......................................................................47

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .............................................49

Những kết quả đạt được...................................................................................49

Một số hạn chế của sản phẩm ..........................................................................49

Hướng phát triển trong tương lai .....................................................................49

DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................50

iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Mô hình kiến trúc tổng thể .................................................................................5

Hình 2: Mô hình triển khai phần mềm ............................................................................6

Hình 3: Google Earth Engine ..........................................................................................7

Hình 4: Earth Engine hoạt động như thế nào ..................................................................8

Hình 5: Google Earth Engine trong viễn thám................................................................9

Hình 6: Google Earth Engine và viễn thám ....................................................................9

Hình 7: Biên độ các dải sóng.........................................................................................10

Hình 8: Mất rừng ở tỉnh Riau của Sumatra, Indonesia, 2000 – 2012............................11

Hình 9: Dữ liệu public trên Earth Engine......................................................................11

Hình 10: Tải lên dữ liệu cá nhân ...................................................................................12

Hình 11: Ảnh chụp vệ tinh ............................................................................................13

Hình 12: mô hình MVT trong Django...........................................................................16

Hình 13: cấu trúc thư mục một chương trình Django ...................................................17

Hình 14: REST API.......................................................................................................20

Hình 15: Cấu trúc một đoạn CSS ..................................................................................22

Hình 16: Biểu đồ Use Case tổng quát chức năng hệ thống...........................................26

Hình 17: Mô hình hoạt động hệ thống...........................................................................31

Hình 18: Biểu đồ hoạt động đăng nhập.........................................................................32

Hình 19: biểu đồ hoạt động quản lí ranh giới ấp Tỉnh/Huyện/Xã.................................32

Hình 20: biểu đồ hoạt động phân tích ảnh vệ tinh.........................................................33

Hình 21: biểu đồ hoạt động nhận gửi Email..................................................................34

Hình 22: biểu đồ hoạt động phân tích độ cao hướng dốc..............................................34

Hình 23: biểu đồ trình tự đăng.......................................................................................35

Hình 24: biểu đồ trình tự quản lí dữ liệu ranh giới cấp Tỉnh/Huyện/xã........................36

Hình 25: Biểu đồ trình tự phân tích ảnh vệ tinh............................................................37

Hình 26: Biểu đồ trình tự xác định độ dốc – độ cao - hướng dốc .................................38

Hình 27: Biểu đồ trình tự xác định độ dốc – độ cao - hướng dốc .................................40

Hình 28: Giao diện trang chủ ........................................................................................44