BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT HỒ PHAN LONG NGHIÊN CỨU KHẲ NĂNG SỬ DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM PHỤC VỤ CHO VIỆC GIÁM SÁT CÁC HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN TRÁI PHÉP KHU VỰC MIỀN TÂY NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI -2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT HỒ PHAN LONG NGHIÊN CỨU KHẲ NĂNG SỬ DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM PHỤC VỤ CHO VIỆC GIÁM SÁT CÁC HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN TRÁI PHÉP KHU VỰC MIỀN TÂY NGHỆ AN Chuyên ngành: Bản đồ, viễn thám hệ thống thông tin địa lý Mã số: 60.44.76 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS PHẠM VỌNG THÀNH HÀ NỘI -2010 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng thân Tồn q trình nghiên cứu tiến hành cách khoa học, số liệu, kết trình bày luận văn xác, trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Hồ Phan Long MỤC LỤC Lời cam đoan………………………………………………………………….1 Mục lục……………………………………………………………………… Danh mục bảng……………………………………………………… …5 Danh mục hình vẽ, đồ thị ………………………………… …………….6 Mở đầu… ………………………………………………………………… Chương Khái quát việc thành lập đồ trạng lớp phủ rừng việc giám sát vùng mỏ lộ thiên khai thác trái phép… ………………13 1.1 Khái quát đồ trạng lớp phủ rừng phương pháp thành lập………………………………………………………………… 13 1.1.1 Tình hình thành lập đồ trạng lớp phủ rừng giới Việt nam………………………………………………………… 13 1.1.2 Các phương pháp thành lập đồ trạng lớp phủ rừng… 16 1.2 Các phương pháp giám sát vùng mỏ lộ thiên khai thác trái phép 18 1.2.1 Giám sát mỏ lộ thiên khai thác trái phép điều tra khảo sát thực địa……… …………………………………………………………19 1.2.2 Giám sát mỏ lộ thiên khai thác trái phép tư liệu viễn thám hệ thông tin địa lý… ………………………………………………19 Chương Tổng quan kỹ thuật viễn thám ……………….……………21 2.1 Khái niệm phân loại viễn thám………………………………………21 2.1.1 Khái niệm… ………………………………………………… 21 2.1.2 Phân loại viễn thám… ……………………………………… 23 2.2 Một số loại tư liệu viễn thám sử dụng Việt Nam giới… .……………………………………………………………… 26 2.2.1 Ảnh vệ tinh SPOT ……………………………………………27 2.2.2 Ảnh vệ tinh LANDSAT ………………………………………29 2.2.3 Ảnh vệ tinh COSMOS.……………………………………… 31 2.3 Lí thuyết phản xạ phổ đối tượng tự nhiên………………………31 2.3.1 Bức xạ điện từ…… ……………………………………………31 2.3.2 Đặc trưng phản xạ phổ đối tượng tự nhiên ………… 33 2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả phản xạ phổ đối tượng tự nhiên ………………………………………………………….40 Yếu tố thời gian…… …………………………………………… 40 Yếu tố không gian…… ………………………………………… 40 Yếu tố khí ………………………………………………….40 2.4 Các phương pháp giải đốn ảnh vệ tinh ……………………………… 41 2.4.1 Phương pháp giải đoán ảnh mắt .42 2.4.2 Phương pháp giải đoán xử lý số .46 2.5 Phương pháp thành lập đồ trạng lớp phủ rừng tư liệu viễn thám 52 2.5.1 Giải đoán ảnh viễn thám mắt ………………………… 52 2.5.2 Giải đoán ảnh viễn thám xử lý số ……………………… 54 Chương Thực nghiệm ứng dụng tư liệu viễn thám công tác nghiên cứu trạng lớp phủ rừng để giám sát vùng mỏ lộ thiên khai thác trái phép miền Tây Nghệ An………………………………… 62 3.1 Khái quát điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội khu vực miền Tây Nghệ An…………………………………………………………………… 62 3.1.1 Điều kiện tự nhiên.…………………………………………… 62 3.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội .63 3.1.3 Tình hình khai thác mỏ lộ thiên trái phép miền Tây Nghệ An 64 3.2 Hiện trạng lớp phủ rừng khu vực nghiên cứu……………………………65 3.3 Tình hình tư liệu viễn thám tư liệu trắc địa đồ khu vực nghiên cứu 67 3.3.1 Tư liệu viễn thám….………………………………………… 67 3.3.2 Tư liệu trắc địa đồ .67 3.4 Thực nghiệm thành lập đồ trạng lớp phủ rừng phương pháp xử lý số 67 3.4.1 Các bước xử lý ảnh số…… ……………………………………67 3.4.2 Thành lập đồ trạng lớp phủ rừng phương pháp xử lý số 70 3.5 Thành lập đồ vị trí mỏ lộ thiên khai thác trái phép miền Tây Nghệ An phương pháp chồng xếp đồ trạng lớp phủ rừng với đồ cấp phép khai thác .76 3.6 Nhận xét kết thực nghiệm 76 Kết luận… ………………………………………………………………78 Danh mục cơng trình nghiên cứu tác giả 80 Tài liệu tham khảo 81 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Đặc trưng phổ khả giải đoán ảnh vệ tinh SPOT 29 Bảng 2.2 Phân loại sóng điện từ kênh phổ sử dụng viễn thám 32 Bảng 3.1 Hiện trạng sử dụng đất khu vực huyện Quỳ Hợp tính đến tháng 66 năm 2010 70 Bảng 3.2 Cơ cấu đất lâm nghiệp khu vực huyện Quỳ Hợp tính đến tháng 01 năm 2010 66 Bảng 3.3 Bảng màu sử dụng phân loại 73 DANH MỤC CÁ HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.1 Mơ hình thu nhận ảnh viễn thám 21 Hình 2.2 Một hệ thống viễn thám hồn chỉnh 22 Hình 2.3 Viễn thám bị động 24 Hình 2.4 Viễn thám chủ động 25 Hình 2.5 Sơ đồ phân loại viễn thám theo bước sóng 25 Hình 2.6 Hệ thống chụp ảnh số độ phân giải cao vệ tinh SPOT-5 28 Hình 2.7 Bức xạ điện từ 31 Hình 2.8 Đặc điểm phản xạ phổ kênh ảnh SPOT 33 Hình 2.9 Khả phản xạ phổ thực vật 34 Hình 2.10 Đặc tính phản xạ phổ thực vật 35 Hình 2.11 Đồ thị xạ phổ nước 36 Hình 2.12 Đồ thị thể đường cong phản xạ phổ loại khác 36 Hình 2.13 Đặc tính phản xạ phổ thổ nhưỡng 37 Hình 2.14 Khả phản xạ phổ thổ nhưỡng phụ thuộc vào độ ẩm 38 Hình 2.15 Khả phản xạ hấp thụ nước 39 Hình 2.16 Nguyên lý phân loại theo khoảng cách ngắn 47 Hình 2.17 Nguyên lý phân loại theo xác suất cực đại 49 Hình 2.18 Bản chất hình học phân loại hình hộp 50 Hình 2.19 Nguyên lý tổ hợp mầu 55 Hình 3.1 Sơ đồ vị trí khu vực nghiên cứu 62 Hình 3.2 Tình trạng chặt phá rừng để khai thác mỏ lộ thiên trái phép 65 Hình 3.3 Sơ đồ bước xử lý ảnh số 72 Hình 3.4 Quy trình bước giám sát hoạt động khai thác trái phép mỏ lộ thiên ảnh vệ tinh 77 MỞ ĐẦU Viễn thám, thành tựu khoa học vũ trụ đạt đến trình độ cao trở thành kỹ thuật phổ biến ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội nhiều nước giới Nhu cầu ứng dụng công nghệ viễn thám công tác điều tra nghiên cứu quản lý tài nguyên thiên nhiên ngày gia tăng nhanh chóng khơng Thế giới mà Việt Nam Những kết thu từ công nghệ viễn thám giúp nhà khoa học nhà hoạch định sách có phương án lựa chọn hợp lý sử dụng quản lý tài nguyên thiên nhiên Vì viễn thám sử dụng cơng nghệ đầu có ưu Từ năm 60 kỷ trước với xuất vệ tinh nhân tạo kỹ thuật viễn thám có phát triển vượt bậc Kỹ thuật viễn thám phát triển nhanh chóng với hệ thống vệ tinh tài nguyên ngày nhiều, đa dạng Quan trắc trái đất bước sang giai đoạn mới, làm phong phú thêm phạm vi, nội dung quan trắc Từ quan trắc mang tính cục tầng thấp chuyển sang quan trắc hệ thống khí Cơng nghệ viễn thám cung cấp nhiều số liệu cho lĩnh vực như: thiên văn, khí tượng, địa chất, địa lý, hải dương, nông nghiệp, lâm nghiệp, quân sự, thông tin, hàng khơng, vũ trụ… Tính cấp thiết đề tài Tài nguyên khoáng sản nguồn lực quan trọng Quốc gia để phát triển kinh tế xã hội, chúng nguồn tài nguyên không tái tạo nên cần bảo vệ sử dụng hợp lý Khai thác khoáng sản mang lại nguồn lợi lớn cho xã hội, để lại hậu phức tạp Trong năm gần đây, tình hình khai thác mỏ lộ thiên trái phép địa bàn tỉnh Nghệ An có xu gia tăng Theo báo cáo quan chức năng, năm 2008 riêng địa bàn huyện Quỳ Hợp có 80 tổ chức, cá nhân khai thác khoáng sản trái phép Các loại khoáng sản trái phép chủ yếu đá hoa trắng (đá vơi trắng), quặng thiếc, mangan, quặng chì kẽm… loại khống sản có giá trị kinh tế cao Tình hình khơng làm nguồn tài nguyên ngày cạn kiệt, nhà nước thất thu mà cịn làm cho mơi trường bị huỷ diệt, đời sống kinh tế người dân bị đảo lộn Các địa bàn có mỏ lộ thiên bị khai thác trái phép thường nằm nơi rừng sâu, người qua lại, xa làng bản, lực lượng chức khó phát hiện, có trường hợp xa ngày đường tiếp cận địa bàn khai thác trái phép Điều làm cho việc giám sát hoạt động khai thác trái phép mỏ lộ thiên tỉnh Nghê An khó khăn Trước tình hình đó, việc “Nghiên cứu khả sử dụng tư liệu viễn thám phục vụ cho việc giám sát hoạt động khai thác mỏ lộ thiên trái phép khu vực miền Tây Nghệ An” việc làm cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn cao Mục tiêu nhiệm vụ đề tài a) Mục tiêu - Nghiên cứu phương pháp xác định khu vực khai thác khoáng sản lộ thiên trái phép tư liệu viễn thám - Khoanh định vùng khai thác mỏ lộ thiên trái phép đồ địa hình - Báo cáo đề xuất cho quyền địa phương có phương án bảo vệ khu vực chưa cấp phép khai thác khoáng sản xử lý hành vi vi phạm tổ chức, cá nhân khai thác khoáng sản trái phép b) Nhiệm vụ - Thu thập liệu thống kê kinh tế xã hội tư liệu đồ để nghiên cứu nội dung trạng khai thác mỏ lộ thiên trái phép khu vực Tây Nghệ An thời điểm định 67 3.3 Tình hình tư liệu viễn thám tư liệu trắc địa đồ khu vực nghiên cứu 3.3.1 Tư liệu viễn thám Ảnh vệ tinh SPOT chụp khu vực Nghệ An chuẩn hố hiệu chỉnh hình học trước nghiên cứu trạng Tư liệu ảnh chụp năm 2009, độ phân giải không gian 2,5m Ảnh chụp vào mùa khơ có chất lượng tốt (ảnh rõ nét khơng có mây), nắn hệ tọa độ VN2000 Đây thuận lợi mặt kỹ thuật thực việc chồng xếp tư liệu ảnh với đồ cấp phép khai thác khoáng sản khu vực thực nghiệm để xây dựng đồ trạng hoạt động khoáng sản trái phép 3.3.2 Tư liệu trắc địa đồ - Bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 50.000 vùng Quỳ Hợp, thành lập năm 2002, lưới chiếu UTM - Bản đồ vị trí khu vực cấp phép khai thác mỏ lộ thiên - Các tư liệu điều kiện tự nhiên kinh tế xã hội, kiểm kê đất đai khu vực nghiên cứu - Ảnh Spot - chụp năm 2009 3.4 Thực nghiệm thành lập đồ trạng lớp phủ rừng phương pháp xử lý số 3.4.1 Các bước xử lý ảnh số • Hiệu chỉnh phổ Các liệu vệ tinh viễn thám bị ảnh hưởng nhiều độ nhạy thiết bị thu nhận, điều kiện khí quyển, đường bay vệ tinh Hiệu chỉnh phổ q trình khơi phục điều kiện môi trường thời điểm thu nhận Thông thường, sau nhập ảnh vào máy, ta khai báo số thơng số liên quan đến trạng thái khí thời điểm thu nhận, góc phương vị mặt trời, hướng tia tới chụp ảnh Một phần mềm chuyên dụng sử dụng thông số để hiệu chỉnh lại phổ ảnh 68 • Nắn chỉnh hình học Đây trình tiền xử lý bắt buộc viễn thám Nắn chỉnh hình học giúp ta xác định vị trí liệu ảnh vệ tinh hệ tọa độ Nắn chỉnh hình học ảnh viễn thám thường nắn ảnh theo đồ nắn ảnh theo ảnh Nói chung cơng việc nắn chỉnh hình học bao gồm hai bước: - Nội suy không gian nhằm chuyển tọa độ hàng cột pixel tọa độ địa lý - Nội suy mức độ xám để xác định giá trị độ xám cho pixel nắn chỉnh Nội suy không gian tiến hành cách xác định điểm khống chế ảnh cần nắn đồ sau tính tốn tọa độ pixel ảnh cần nắn qua mơ hình tốn học Mơ hình sử dụng nắn chỉnh hình học mơ hình vật lý mơ hình hàm hữu tỷ Trong hệ thống đo ảnh thương mại ERDAS (Mỹ), PCI (Canada), Z/I, v.v., cài phần mềm xử lý ảnh vệ tinh cho hai mơ hình hình học ảnh mơ hình tham số hay cịn gọi mơ hình vật lý mơ hình hệ số phân thức RPC cịn gọi mơ hình hàm hữu tỷ theo u cầu khách hàng Mơ hình vật lý biểu diễn mối quan hệ trực tiếp ảnh thực địa thông qua tham số quỹ đạo vệ tinh Đây mơ hình chặt chẽ ứng dụng mơ hình chuyển động Kepler vệ tinh Mơ hình vật lý mơ hình phức tạp địi hỏi cần biết cấu trúc chuyển động hình dạng quỹ đạo vệ tinh Mơ hình RPC mơ hình biểu diễn mối quan hệ gián tiếp ảnh vệ tinh thực địa thông qua hệ số đa thức Mơ hình RPC đơn giản khơng cần biết tham số hình học ảnh, song có độ xác thấp so với mơ hình vật lý • Tăng cường chất lượng ảnh Tăng cường độ tương phản (Contrast Stretching): Hình ảnh vệ tinh thu dạng gốc ban đầu chưa hiệu chỉnh phổ, có độ tương phản thấp, ảnh tối mờ, giá trị pixel khoảng từ 50 ÷ 140, khoảng từ ÷ 49 69 từ 141 ÷ 255 khơng sử dụng Vì cần thiết phải tiến hành bước tăng cường xử lý ảnh vệ tinh gốc để có hình ảnh rõ nét, có độ tương phản tốt, tận dụng giá trị khoảng sáng cho phép Kỹ thuật xử lý ảnh số cho phép làm tăng giảm độ tương phản ảnh viễn thám dạng số ™ Đặt ngưỡng mức độ xám ™ Cắt mức độ xám ™ Giãn ảnh ™ Chuyển ngược mức độ xám Phương pháp thao tác với đối tượng không gian ảnh Lọc ảnh (Filtering) thao tác tăng cường chất lượng hình ảnh mà giá trị độ xám pixel nội suy mối quan hệ phụ thuộc vào pixel xung quanh Lọc ảnh liên quan đến biến đổi giá trị độ xám điểm ảnh Một ảnh số chứa thông tin tần số thấp thông tin tần số cao Tần số thấp thông tin mơ tả đối tượng có thay đổi độ xám từ từ: hồ nước, rừng, ruộng lúa Tần số cao thông tin mô tả đối tượng có thay đổi độ xám đột ngột: kênh mương, đường ranh giới Các phép lọc chia lọc tần số cao, lọc tần số thấp Phép lọc tần số thấp làm cho đường nét trở nên mềm mại, hình ảnh dịu Lọc tần số cao nhấn mạnh thay đổi độ xám pixel, tôn đường gờ, ranh giới đối tượng ™ Lọc ảnh ™ Phân tích Fourier Các phương pháp thao tác với nhiều kênh ảnh Trong xử lý ảnh số, việc phối hợp tổ hợp kênh ảnh phân tích, giải đốn ảnh đem lại hiệu cao tiện ích ™ Tổ hợp chuyển đổi không gian màu ™ Tỷ số ảnh ™ Chỉ số thực vật 70 ™ Phân tích thành phần 3.4.2 Thành lập đồ trạng lớp phủ rừng phương pháp xử lý số Ảnh Spot - năm 2009 xử lý theo phương pháp số theo sơ đồ tổng quát hình 3.4 Nhập ảnh Đây công đoạn chuyển ảnh từ khuôn dạng khác khn dạng chương trình ENVI để tiến hành bước Khuôn dạng ảnh ENVI dạng image Thông thường liệu viễn thám lưu ba dạng bản: - Dạng BSQ: Các kênh ghi nối tiếp - Dạng BIP: ghi liên tiếp pixel kênh - Dạng BIL: ghi liên tiếp dòng kênh Tăng cường chất lượng ảnh Mục đích việc nhằm tăng tính dễ đọc tạo ảnh có chất lượng tốt Trong phần mềm ENVI cho phép ta chọn sáu cách giãn ảnh Thông thường người ta chọn phương pháp biến đổi tuyến tính Sau tăng cường đối tượng ảnh có độ tương phản cao Nắn chỉnh hình học Thực chất việc nắn chỉnh hình học đưa ảnh hệ tọa độ quy chiếu cần thành lập đồ đồng thời loại bỏ sai số hình học, sai số chênh cao địa hình… Ảnh Spot - hiệu chỉnh phổ hiệu chỉnh hình học xác hệ tọa độ WGS 84, múi chiếu 48, phép chiếu UTM Vì không cần phải qua bước hiệu chỉnh phổ hiệu chỉnh hình học Tuy nhiên để nâng cao độ xác theo quy phạm thành lập đồ, ảnh nắn hệ tọa độ VN2000 theo đồ địa hình tỷ lệ 1:50000 khu vực nghiên cứu 71 Các điểm khống chế nắn ảnh phải phân bố ảnh Sau chọn xong điểm khống chế, tiến hành lựa chọn phương pháp nắn phương pháp tái chia mẫu Quá trình nắn ảnh thực phần mềm ENVI theo phương pháp nắn RST Đây phương pháp nắn đơn giản Chọn phương pháp tái chia mẫu phương pháp người láng giềng gần Yêu cầu đặt nắn ảnh phải đạt độ xác điểm khống chế nhỏ pixel Phân loại ảnh Để phân loại trạng thái Hiện trạng rừngcần phải dựa vào khái niệm kiểu rừng trình bày chương Trong thực tế, Việt Nam nói chung Nghệ An nói riêng khơng thể áp dụng hệ thống phân loại dựa sở phân chia loại ưu thế, mà chủ yếu dựa vào hình thái bên ngồi thảm thực vật (độ rậm, độ che phủ rừng, đất rừng…) đặc điểm cấu trúc (thường xanh, rộng, kim…) rừng chủ yếu rừng nhiệt đới với nhiều loài mọc tạo thành nhiều quần thể quần xã thực vật Ở nước ta, vấn đề phân loại rừng Việt Nam có nhiều cơng trình nghiên cứu đề xuất Trong đề tài nghiên cứu chọn phương pháp phân loại theo độ che phủ tán: rừng rậm (có độ che phủ tán > 70%), rừng rậm trung bình (có độ che phủ tán từ 50% đến 70%), rừng thưa (có độ che phủ tán từ 20% đến 50%) Đối với tư liệu viễn thám, kết ghi nhận đối tượng lượng phản xạ phổ khác đối tượng thể cấp độ xám Mặt khác cấp độ xám khác ảnh chủ yếu phụ thuộc vào độ dày tán rừng Do với kỹ thuật viễn thám, phương pháp phân loại hiệu mà sử dụng phân loại theo độ che phủ tán Cùng với phát triển mạnh mẽ kỹ thuật viễn thám, khả phạm vi ứng dụng ngày mở rộng Từ tư liệu viễn thám phân biệt rừng rộng, rừng kim, rừng kín, rừng thưa… 72 Bản đồ địa hình Tư liệu viễn thám Số liệu điều tra thực địa Nhập ảnh Tăng cường chất lượng ảnh Nắn chỉnh hình học Chọn vùng mẫu Phân loại ảnh Tính số liệu thống kê vùng mẫu Đánh giá độ xác Khơng đạt Đạt Ảnh phân loại dạng véctơ Hình 3.3 Sơ đồ bước xử lý ảnh số Căn vào hệ thống phân loại thường dùng chứng minh tính khoa học, dựa vào yêu cầu mục đích đề tài giải yêu cầu kỹ thuật q trình phânloại kiểm kê diện tích rừng hàng năm mục đích phân loại phục vụ nghiên cứu trạng diện tích rừng mà khơng sâu nghiên cứu hệ phân loại rừng, dựa vào khảo nghiệm thực tế khu vực 73 thực nghiệm, hệ thống phân loại tương đối phù hợp với yêu cầu đề tài lựa chọn xây dựng, có kết cấu sau: a Đất có rừng: - Rừng kín: độ che phủ tán 50% Bao gồm: Rừng gỗ rộng, rừng gỗ kim, rừng hồn giao rộng kim, rừng hỗn giao tre nứa gỗ - Rừng thưa: độ che phủ tán 30% đến 50% Bao gồm: Rừng gỗ rộng, rừng gỗ kim, rừng hỗn giao rộng kim, rừng hỗn giao tre nứa gỗ b Đất khơng có rừng: - Đất trống bao gồm: đất nương rẫy không cố định (đang sử dụng, qua sử dụng, vừa khai hoang), đất xây dựng bản, đất núi đá trọc… - Đất bụi bao gồm: đất bụi xen gỗ rải rác, đất rừng bụi, đất bụi rải rác, đất trồng chè… - Đất công nghiệp bao gồm: khu chế biến khoáng sản, khu khai thác khoáng sản… Như vậy, với hệ thống phân loại đưa bảng phân loại cho đồ trạng lớp phủ rừng khu vực nghiên cứu vào thời điểm 2009 sau: Bảng 3.3 Bảng màu sử dụng phân loại STT Phân loại Rừng kín Rừng thưa Cây bụi Đất trống Màu thể Rõ ràng từ đồ trạng lớp phủ rừng thành lập dễ dàng xác định vùng có đào bới, phặt phá rừng cho việc khai thác mỏ lộ thiên 74 Đánh giá độ xác kết phân loại Để kiểm tra đánh giá độ xác kết phân loại phương pháp xác hiệu kiểm tra thực địa Mẫu kiểm tra thực địa khơng trùng vị trí với mẫu sử dụng phân loại đảm bảo phân bố khu vực nghiên cứu Độ xác phân loại ảnh khơng phụ thuộc vào độ xác vùng mẫu mà phụ thuộc vào mật độ phân bố mẫu Độ xác mẫu giám định ảnh phân loại thể ma trận sai số Ma trận thể sai số nhầm lẫn sang lớp khác (được thể theo hàng) sai số bỏ sót lớp mẫu (được thể theo cột) Do để đánh giá hai nguồn sai số có hai độ xác phân loại tương ứng: độ xác phân loại có tính đến sai số nhầm lẫn (do sai số nhầm lẫn gây nên) độ xác phân loại có tính đến sai số bỏ sót (do sai số bỏ sót gây nên) Độ xác phân loại tính tổng số pixel phân loại tổng số pixel toàn mẫu Để đánh giá tính chất sai sót phạm phải trình phân loại người ta dựa vào số Kappa (κ), số nằm phạm vi từ đến biểu thị giảm theo tỷ lệ sai số thực yếu tố phân loại hoàn toàn ngẫu nhiên Chỉ số κ tính theo cơng thức sau: κ = r r N ∑ xii − ∑ ( xi + x+ i ) i =1 Trong đó: N: Tổng số pixel lấy mẫu r: Số lớp đối tượng phân loại i =1 r N − ∑ ( xi + x+i ) i =1 75 xii: Số pixel lớp thứ xi+: Tổng pixel lớp thứ i mẫu x+i: Tổng pixel lớp thứ i sau phân loại Một số kỹ thuật sau phân loại Trước chuyển kết phân loại sang dạng đồ cần phải thực số thao tác cần thiết khái qt hóa lớp thơng tin, véc tơ hóa ảnh sau phân loại … - Ghép nhóm đối tượng: việc ghép lớp phân loại có tính chất giống thành nhóm Với loại đối tượng có nhiều giá trị độ xám có độ chênh lệch lớn, cịn chọn vùng mẫu chọn vùng đặc trưng dẫn đến việc đối tượng lớp khác phải gộp chúng lại đối tượng để thể đồ - Phân tích theo đa số thiểu số: phương pháp phân tích để gộp pixel lẻ tẻ phân loại lẫn lớp vào lớp chứa Phép lọc ENVI phép lọc Kernel Sau nhập kích thước sổ lọc giá trị pixel trung tâm thay giá trị pixel chiếm đa số (cách phân tích theo đa số) giá trị pixel chiếm thiểu số (cách phân tích theo thiểu số) Kết cho ta ảnh Kết phép lọc khơng nâng cao độ xác kết phân loại mà cải thiện mặt hình thức - Thay tên đổi màu cho lớp phân loại: ta thay tên đổi màu cho lớp phân loại phần mềm ENVI Tuy nhiên việc trộn màu theo quy phạm thực phần mềm với hai ảnh phân loại ta không đổi màu tên lớp 76 - Chuyển kết phân loại sang dạng véc tơ: để biên tập thành lập đồ trạng sử dụng đất nông nghiệp, từ kết phân loại ảnh ta phải chuuyển kết phân loại sang dạng véctơ 3.5 Thành lập đồ vị trí mỏ lộ thiên khai thác trái phép miền Tây Nghệ An phương pháp chồng xếp đồ trạng lớp phủ rừng với đồ cấp phép khai thác Để xác định vị trí mỏ lộ thiên khai thác trái phép, thực nghiệm chồng xếp đồ trạng lớp phủ rừng thành lập tư liệu viễn thám SPOT-5 năm 2009 với đồ cấp phép khai thác mỏ lộ thiên Quy trình thực theo sơ đồ hình 3.4 3.6 Nhận xét kết thực nghiệm Qua nghiên cứu làm thực nghiệm thành lập đồ vị trí khai thác mỏ lộ thiên trái phép phương pháp chồng xếp đồ cấp phép khai thác mỏ lộ thiên đồ trạng vùng khai thác mỏ lộ thiên thành lập từ đồ trạng lớp phủ bề mặt đất, rút số nhận xét sau: Bản đồ vị trí khai thác mỏ lộ thiên trái phép thành lập đạt độ xác cao, độ xác đồ phụ thuộc vào độ xác kết giải đoán ảnh Phương pháp viễn thám cho phép giám sát vùng mỏ khai thác lộ thiên trái phép cách xác Phương pháp tỏ hữu ích khu vực rừng sâu núi thẳm, xa dân cư, xa đường lại 3.Phương pháp phần lớn tiến hành phịng nên giá thành hạ, bị ảnh hưởng thời tiết, địa hình cho phép xác định nhanh chóng vùng mỏ lộ thiên khai thác trái phép nhờ ảnh vệ tinh cập nhật liên tục 77 Bản đồ địa hình số liệu GIS Tư liệu viễn thám Nhập ảnh Tăng cường chất lượng ảnh Nắn chỉnh hình học Cắt ảnh theo ranh giới khu vực nghiên cứu Chọn vùng ẫ Giải đoán ảnh vệ tinh Ảnh giải đốn Tính số liệu thống kê vùng ẫ Đạt Khơng đạt Đánh giá độ xác kết giải Bản đồ vị trí khai thác mỏ lộ thiên Chồng xếp với cấp phép khai thác mỏ lộ hiê Bản đồ vị trí mỏ lộ thiên khai thác trái phép Hình 3.4 Quy trình bước giám sát hoạt động khai thác trái phép mỏ lộ thiên ảnh vệ tinh 78 KẾT LUẬN Cùng với thành tựu người việc chinh phục vũ trụ cơng nghệ viễn thám phát triển mạnh mẽ trở thành phương tiện có hiệu nghiên cứu tài nguyên thiên nhiên Một ứng dụng thành lập đồ lớp phủ bề mặt đồ trạng lớp phủ rừng, từ đồ kết hợp với tài liệu khác ta giám sát mỏ lộ thiên khai thác trái phép Sau nghiên cứu thực nghiệm ứng dụng tư liệu viễn thám đểvgiám sát mỏ lộ thiên khai thác trái phép khu vực miền Tây Nghệ An rút số kết luận sau: Sử dụng ảnh vệ tinh SPOT-5 có độ phân giải 2,5m kết hợp với tài liệu khác thành lập đồ lớp phủ bề mặt trái đất tỷ lệ 1: 25.000 tỷ lệ nhỏ Ảnh vệ tinh có độ phân giải không gian cao cho phép ta xác định loại rừng cách xác mà khơng địi hỏi khối lượng công tác điều tra thực địa nhiều Điều cho phép nâng cao độ xác tính kinh tế thành lập đồ trạng lớp phủ rừng phục vụ cho mục đích giám sát hoạt động khai thác mỏ lộ thiên trái phép Nhờ khả chụp lặp lại sau khoảng thời gian định nên vệ tinh cung cấp cho ta thông tin kịp thời trạng lớp phủ rừng Vì vậy, thành lập đồ trạng lớp phủ rừng cách dễ dàng, nhanh chóng, giúp ta giám sát xác kịp thời vị trí mỏ lộ thiên khai thác trái phép vùng rừng núi Sau giải đoán bình đồ ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu, biết nơi có hoạt động khai thác khống sản (kể có phép khơng phép), sau chồng xếp lên đồ cấp phép khai thác mỏ lộ thiên, có đồ vị trí mỏ lộ thiên khai thác trái phép 79 Ảnh vệ tinh SPOT-5 hoàn toàn sử dụng để giám sát việc khai thác mỏ lộ thiên trái phép, hiệu việc ứng dụng ngày cao khu vực khai thác mỏ lộ thiên trái phép nơi rừng sâu núi thẳm, điều kiện lại khó khăn Để nhận dạng vùng mỏ lộ thiên khai thác, ta nên dùng ảnh tổ hợp màu giả mà kênh cận hồng ngoại nhuộm mầu đỏ, nơi cối bị chặt phá có màu trắng bật mầu đỏ thảm thực vật nguyên sinh Đây điều kiện cần đặc biệt lưu ý ứng dụng tư liệu viễn thám để giám sát vùng mỏ lộ thiên khai thác trái phép 80 DANH MỤC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ Phạm Vọng Thành (Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội), Hồ Phan Long (Sở Tài nguyên Môi trường Nghệ An) “Giám sát hoạt động khai thác trái phép mỏ lộ thiên tây Nghệ An ảnh vệ tinh SPOT-5”, Tạp chí Tài ngun Mơi trường kỳ – tháng 9/2010 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Trọng Đức (2000), Kỹ thuật viễn thám, Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh Trần Thị Băng Tâm, (2006), Hệ thống thông tin địa lý, NXB Nông nghiệp, Phạm Vọng Thành, Nguyễn Trường Xuân (2000), Bài giảng Viễn thám dành cho học viên cao học chuyên ngành kỹ thuật Trắc địa, Trường Đại học Mỏ Địa chất Phạm Vọng Thành (2009), Ứng dụng tư liệu Viễn thám GIS công tác đồ, Trường Đại học Mỏ Địa chất Phạm Vọng Thành, Nguyễn Trường Xuân,(2003), Bài giảng Viễn thám dành cho học viên cao học, Trường Đại học Mỏ địa chất Hà Nội Nguyễn Ngọc Thạch (chủ biên), (1997), Viễn thám nghiên cứu tài nguyên môi trường, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà nội J Mas – Monitoring land cover change: a comparison of change detection techniques-Remote Sensing, 1999 Vol 20 ... MỎ ĐỊA CHẤT HỒ PHAN LONG NGHIÊN CỨU KHẲ NĂNG SỬ DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM PHỤC VỤ CHO VIỆC GIÁM SÁT CÁC HOẠT ĐỘNG KHAI THÁC MỎ LỘ THIÊN TRÁI PHÉP KHU VỰC MIỀN TÂY NGHỆ AN Chuyên ngành: Bản đồ, viễn. .. khai thác trái phép Điều làm cho việc giám sát hoạt động khai thác trái phép mỏ lộ thiên tỉnh Nghê An khó khăn Trước tình hình đó, việc ? ?Nghiên cứu khả sử dụng tư liệu viễn thám phục vụ cho việc. .. thác mỏ lộ thiên trái phép ảnh vệ tinh hệ thông tin địa lý Với cách đặt vấn đề vậy, đề tài ? ?Nghiên cứu khả sử dụng tư liệu viễn thám phục vụ cho việc giám sát hoạt động khai thác mỏ lộ thiên trái