Luận Văn Ứng dụng ảnh vệ tinh MODIS giám sát lũ Đồng Bằng Sông Cửu Long năm 2012

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
NĂM 2013

MỤC LỤC
TRANG TỰA i
LỜI CẢM ƠN . ii
TÓM TẮT iii
MỤC LỤC . iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU . viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH iix

Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu . 2
1.2.1. Mục tiêu chung 2
1.2.2. Mục tiêu cụ thể 2
1.3. Giới hạn, phạm vi đề tài . 3

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 4
2.1. Tổng quan viễn thám 4
2.1.1. Định nghĩa . 4
2.1.2. Phân loại viễn thám . 4
2.1.3. Nguyên tắc hoạt động . 6
2.1.4. Đặc điểm của dữ liệu ảnh viễn thám . 7
2.1.5. Các phương pháp xử lý thông tin viễn thám . 8
2.1.6. Chỉ số thực vật tăng cường . 8
2.1.7. Chỉ số nước bề mặt lớp phủ 9
2.2. Ảnh vệ tinh MODIS . 9
2.2.1. Khái quát ảnh vệ tinh MODIS 9
2.2.2. Ứng dụng của ảnh vệ tinh MODIS . 10
2.3. Tổng quan khu vực nghiên cứu 12
2.3.1. Điều kiện tự nhiên . 12
2.3.1.1. Vị trí địa lý . 12
2.3.1.2. Địa hình . 12 v
2.3.1.3. Khí hậu . 13
2.3.1.4. Thủy văn 13
2.3.1.5. Đất 14
2.3.2. Đặc điểm kinh tế, xã hội . 14
2.4. Khái quát vễ lũ 15
2.4.1. Khái niệm 15
2.4.2. Các đặc trưng cơ bản của lũ 15
2.4.3. Khái quát lũ ở ĐBSCL 17
2.4.3.1. Tình hình lũ ĐBSCL 17
2.4.3.2. Đặc điểm lũ ĐBSCL 17
2.4.3.3. Nguyên nhân gây lũ ở ĐBSCL 18
2.4.4. Thiệt hại 19
2.4.5. Nguồn lợi . 20
2.5. Một số nghiên cứu trong và ngoài nước . 20
2.5.1. Trên Thế giới . 20
2.5.2. Tại Viêt Nam . 21

Chương 3 DỮ LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22
3.1. Dữ liệu nghiên cứu . 22
3.2. Phương pháp nghiên cứu 22
3.2.1. Sơ đồ thực hiện . 22
3.2.2. Phương pháp thực hiện . 28
3.2.2.1. Phương pháp xử lý ảnh vệ tinh 28
3.2.2.2. Phương pháp tạo chuỗi ảnh EVI, LSWI, DVEL không mây 29
3.2.2.3. Phương pháp phân loại dựa trên các chỉ số EVI, LSWI, DVEL để xác định những điểm ảnh lũ, hỗn hợp, khu vực là sông, hồ, biển 30
3.2.2.4. Phương pháp đánh giá độ chính xác sau phân loại 31

Chương 4 KẾT QUẢ . 32
4.1. Kết quả thu thập số liệu và dữ liệu . 32
4.2. Chuỗi ảnh không mây (EVI, LSWI và DVEL) 33
4.2.1. Chuỗi ảnh chỉ số thực vật tăng cường đa thời gian . 33
4.2.2. Chuỗi ảnh chỉ số nước bề mặt lớp phủ 36 vi
4.2.3. Chuỗi ảnh khác biệt giữa chỉ số thực vật tăng cường và chỉ số nước bề mặt lớp phủ 38
4.3. Phân loại đối tượng dựa trên kết hợp các chỉ số EVI, LSWI, DVEL 39
4.3.1. Kết quả phân loại những điểm ảnh liên quan đến nước 39
4.3.2. Cơ sở phân loại những điểm ảnh ngập lũ với những đối tượng ngập nước khác 42
4.3.3. Hiện trạng ngập vùng ĐBSCL 44
4.3.3.1. Sự thay đổi không gian ngập nước theo thời gian năm 2012 ở ĐBSCL . 44
4.3.3.2. Diễn biến lũ theo thời gian năm 2012 khu vực ĐBSCL . 49
4.4. Diễn biến ngập tại một số tỉnh ĐBSCL 53
4.4.1. Diễn biến mặt nước tại một số tỉnh ĐBSCL . 53
4.4.2. Hiện trạng ngập cực đại một số tỉnh ĐBSCL . 55
4.5. Đặc điểm thời gian mùa lũ năm 2012 khu vực ĐBSCL . 64
4.6. Kết quả đánh giá độ chính xác của quá trình giải đoán 68

Chương 5 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 71
5.1. Kết luận . 71
5.2. Kiến nghị 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 73
PHỤ LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ
Thế giới đang chứng kiến một cuộc cách mạng khoa học công nghệ mạnh mẽ sâu sắc, làm thay đổi hình thức và nội dung mọi hoạt động kinh tế văn hoá và xã hội của loài người. Các quốc gia đang tích cực áp dụng những tiến bộ của khoa học công nghệ đặc biệt là công nghệ viễn thám nhằm phát huy lợi thế cạnh tranh, tạo ra những ứng dụng thiết thực trong đời sống thực tiễn.
Cùng với những thành tựu trong nghiên cứu vũ trụ và phát triển công nghệ thông tin, công nghệ viễn thám hiện đại đã hình thành và phát triển, đem lại hiệu quả cao cho nhiều hoạt động kinh tế xã hội quan trọng như: khai thác và quản lý tài nguyên, giám sát và bảo vệ môi trường, phòng chống và giảm nhẹ thiên tai, tổ chức và quản lý lãnh thổ cũng như an ninh, quốc phòng.
Bên cạnh sự phát triển của khoa học công nghệ là sự biến đổi ngày càng trầm trọng của khí hậu trái đất. Biến đổi khí hậu làm cho thiên tai xảy ra thất thường đe dọa sự sống của con người và sự phát triển của đất nước. Trong đó, lũ lụt là một trong những vấn đề đã được nhiều nhà nghiên cứu, quản lý chú trọng bởi những hậu quả của lũ gây ra là vô cùng nghiêm trọng, và công nghệ viễn thám cũng đã thể hiện tính ưu việt trong những ứng dụng nghiên cứu về lũ.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, biến đổi khí hậu và thiên tai đã gây ra những tác động lớn ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống vật chất và tinh thần của con người. Một trong số đó là vấn đề về lũ lụt, trước tình hình lũ diễn ra ngày càng phức tạp như hiện nay đã làm công tác quản lý và dự báo gặp nhiều khó khăn, gây những tổn thất vô cũng nghiêm trọng đến sự phát triển của đất nước. Vấn đề đặt ra cho các cơ quan dự báo khí tượng thủy văn là cần có những giải pháp thiết thực và kịp thời để đưa ra những dự báo về khả năng ngập lụt nhằm giảm thiểu tối đa thiệt hại do lũ gây ra.

Hơn hết, sản xuất lúa ở ĐBSCL có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và góp phần tích cực trong xuất khẩu. Tuy nhiên, thời gian qua trước tình hình biến đổi khí hậu làm cho lũ lụt ĐBSCL có sự biến động lớn giữa năm lũ lớn và năm lũ nhỏ. Mực nước sông dâng cao gây ngập lụt trên diện rộng làm thiệt hại nghiêm trọng đến sản xuất, tài sản và tính mạng con người vào những năm lũ có quy mô lớn. Thiệt hại cũng sẽ đáng kể đối với những năm lũ nhỏ, vì mực nước đầu nguồn về ít giảm lượng nước trữ trên lưu vực gây gia tăng xâm nhập mặn trong mùa khô ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp.
Công nghệ viễn thám hiện nay được biết đến như một công cụ mạnh mẽ trong quản lý tài nguyên thiên nhiên, theo dõi giám sát các hiện tượng tự nhiên với khả năng cung cấp dữ liệu trên phạm vi không gian rộng lớn, trong khoảng thời gian lặp lại theo chu kì ảnh viễn thám trở thành nguồn dữ liệu hữu ích cho các nhà nghiên cứu, quản lý thực hiện những dự án của mình đặc biệt trong việc giám sát tình hình lũ lụt hiện nay.
Lũ biến đổi từng ngày và diễn biến ngày càng thất thường là một trong những thiên tai gây nên sụt giảm sản lượng nông nghiệp, thiệt hại nghiêm trọng đến tài sản và tính mạng con người. Chính vì vậy, sử dụng công nghệ viễn thám càng trở nên ưu việt hơn với dữ liệu ảnh vệ tinh MODIS có khả năng cung cấp ảnh đa thời gian, trên một vùng không gian rộng lớn, tiết kiệm được thời gian và chi phí đã giúp những nghiên cứu về lũ trở nên hiệu quả và mang tính ứng dụng cao.
Xuất phát từ những lý do trên tiến hành nghiên cứu: “Ứng dụng ảnh vệ tinh MODIS giám sát lũ Đồng Bằng Sông Cửu Long năm 2012” nhằm tạo cơ sở cho công tác quản lý và dự báo lũ giúp các nhà quản lý có cái nhìn tổng quan và đưa ra những giải pháp kịp thời hạn chế những thiệt hại đáng tiếc do lũ gây ra.
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu chung
Giám sát lũ khu vực ĐBSCL trong năm 2012 bằng ảnh viễn thám MODIS.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
Tìm hiểu phương pháp phân loại những điểm ảnh liên quan đến nước.
Lập bản đồ hiện trạng ngập ĐBSCL năm 2012. 3
Theo dõi diễn biến lũ theo thời gian khu vực ĐBSCL năm 2012.
1.3. Giới hạn, phạm vi đề tài
Do giới hạn về mặt thời gian nên đề tài chỉ tiến hành nghiên cứu trong năm 2012 trên phạm vi khu vực ĐBSCL.