Mục tiêu
Mục tiêu chính của nghiên cứu này là ứng dụng ảnh viễn thám Modis và Landsat để phân tích mối quan hệ giữa nhiệt độ bề mặt của Thành phố Hồ Chí Minh với quá trình đô thị hóa và sự ảnh hưởng của lớp thực phủ.
Mục tiêu cụ thể của đề tài như sau:
- Xây dựng bản đồ nhiệt độ bề mặt và bản đồ thực phủ Thành phố Hồ Chí Minh
- Đánh giá sự thay đổi của nhiệt độ và lớp thực phủ qua mốc thời gian 2000 – 2018, xác định mối tương quan giữa không gian đô thị và nhiệt độ
Giới hạn đề tài
Giới hạn nội dung nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là nhiệt độ bề mặt, lớp thực phủ của Thành phố Hồ Chí Minh.
Giới hạn thời gian nghiên cứu
Thời gian nghiên cứu trong giai đoạn từ năm 2000 đến năm 2018.
Giới hạn phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong khu vực thành phố Hồ Chí Minh
Hình 1: Bản đồ hành chính thành phố Hồ Chí Minh
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Giới thiệ u về viễn thám
Viễn thám, hay còn gọi là remote sensing, là một lĩnh vực khoa học và công nghệ cho phép xác định, đo đạc và phân tích các tính chất của vật thể mà không cần tiếp xúc trực tiếp Được phát triển dựa trên những tiến bộ mới nhất trong khoa học kỹ thuật, công nghệ tin học và công nghệ vũ trụ, viễn thám là một môn khoa học liên ngành nhằm cung cấp thông tin nhanh chóng và khách quan, phục vụ cho nhiều lĩnh vực trong xã hội.
Viễn thám được định nghĩa là khoa học thu nhận thông tin từ xa về các đối tượng và hiện tượng trên trái đất Mặc dù có nhiều định nghĩa khác nhau, nhưng tất cả đều nhấn mạnh tính chất này của viễn thám.
Hình 1 - 1:Nguyên lý cơ bản của viễn thám
Nguyên lý cơ bản của viễn thám là thu nhận năng lượng phản hồi từ sóng điện từ chiếu tới vật thể thông qua bộ cảm biến, chuyển đổi giá trị phản xạ phổ thành giá trị số Việc giải đoán các lớp thông tin phụ thuộc vào sự hiểu biết về mối tương quan giữa đặc trưng phản xạ phổ và bản chất, trạng thái của các đối tượng tự nhiên Thông tin về đặc trưng phản xạ phổ giúp các nhà nghiên cứu lựa chọn các kênh ảnh tối ưu, chứa nhiều thông tin nhất về đối tượng nghiên cứu, đồng thời là cơ sở để phân tích và phân loại các tính chất của đối tượng.
Sản phẩm chính của viễn thám là ảnh viễn thám, bao gồm ảnh chụp từ vệ tinh và ảnh chụp từ máy bay Những hình ảnh này được thu nhận từ một khoảng cách nhất định trên các dải sóng khác nhau, sử dụng các thiết bị khác nhau và được lưu trữ dưới dạng số Ảnh viễn thám có thể được phân loại thành ba loại cơ bản tùy thuộc vào vùng bước sóng được sử dụng trong quá trình thu nhận.
- Ảnh quang học: Nguồn năng lượng chính là bức xạ mặt trời
- Ảnh nhiệt: Nguồn năng lượng chính là bức xạ nhiệt của các vật thể
- Ảnh radar: Nguồn năng lượng chính là sóng radar phản xạ từ các vật thể do vệ tinh tự phát xuống theo những bước sóng đã được xác định
Với lịch sử phát triển lâu dài, viễn thám đã trở thành một công cụ hiện đại, vừa hỗ trợ vừa tạo ra sự cạnh tranh trong công nghệ quan sát Trái đất Là một phần của công nghệ vũ trụ, viễn thám ngày càng được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực và phổ biến ở nhiều quốc gia Công nghệ này mang lại nhiều ưu điểm nổi bật, góp phần nâng cao hiệu quả trong việc thu thập và phân tích dữ liệu môi trường.
Trong khảo cổ học, ảnh viễn thám được sử dụng để xác định và nghiên cứu các yếu tố địa hình, địa mạo và tự nhiên ảnh hưởng đến sự hình thành và hủy hoại của di tích Ngoài ra, việc phân tích mối quan hệ giữa di tích và môi trường xung quanh cũng rất quan trọng Đồng thời, quản lý biến đổi môi trường và đô thị cũng cần được chú trọng để bảo vệ và duy trì giá trị của các di tích lịch sử.
Công nghệ viễn thám cho phép quan trắc lặp và liên tục trên các đối tượng mặt đất, giúp ghi lại các biến đổi của môi trường và đô thị Điều này đáp ứng nhu cầu giám sát môi trường, đô thị và thiên tai Tư liệu ảnh viễn thám cung cấp độ phủ trùm không gian rộng lớn, bao gồm thông tin về tài nguyên và môi trường trên diện tích lớn của trái đất, kể cả những khu vực khó tiếp cận như rừng nguyên sinh, đầm lầy và hải đảo.
Việc sử dụng các dải phổ đặc biệt trong quan trắc đối tượng giúp tư liệu viễn thám phục vụ cho nhiều mục đích quan trọng, bao gồm nghiên cứu khí hậu, theo dõi nhiệt độ trái đất, lập bản đồ sử dụng đất và địa chất, cũng như giám sát tình trạng mùa màng và thảm thực vật.
Cung cấp nhanh chóng tư liệu ảnh số với độ phân giải cao và siêu cao, đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng và hoàn thiện hệ thống bản đồ quốc gia cũng như cơ sở dữ liệu địa lý quốc gia.
Công nghệ viễn thám, với những khả năng ưu việt, đã trở thành công cụ chủ yếu trong việc giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường trên toàn cầu, cũng như ở cấp độ quốc gia và khu vực Sự nâng cao trong khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám là lý do chính cho tính phổ cập ngày càng tăng của nó.
Giới thiệ u về dữ liệu ảnh vệ tinh MODIS
1.2.1 Giới thiệu khái quát Ảnh MODIS được thu từ 2 vệ tinh do NASA phóng lên quỹ đạo là vệ tinh Terra (phóng vào tháng 12/1999) và vệ tinh Aqua (vào tháng 6/2002) Với tầm quan sát lên đến hơn 2.330 km, trong khoảng thời gian một ngày đêm, các đầu đo của các vệ tinh này sẽ quét gần hết Trái đất trừ một số giải hẹp ở vùng xích đạo Các dải này sẽ được phủ hết vào ngày hôm sau Các ứng dụng tiêu biểu của ảnh MODIS có thể kể đến là: nghiên cứu khí quyển, mây, thời tiết, lớp phủ thực vật, biến động về nông nghiệp và lâm nghiệp, cháy rừng, nhiệt độ mặt nước biển và màu nước biển, v.v Bên cạnh đó, dữ liệu MODIS đóng một vai trò rất quan trọng trong việc xây dựng các mô hình tương tác cho các hiện tượng xảy ra trên toàn bộ Trái đất Các mô hình này cũng có thể được sử dụng để dự báo trước những biến động của môi trường Ảnh MODIS gồm có 36 kênh phổ, bao gồm các kênh kế thừa từ vệ tinh LandSat cộng thêm các kênh trong vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại dài Trong số bảy kenh phổ chủ yếu được sử dụng cho lập bản đồ bề mặt đất, các kênh từ 3-7 (với độ phân giải không gian
500 m) có bước sóng trung tâm tại 648, 858, 470, 555, 1240, 1640, và 2130 nm Kênh 1 và
Hai dải có độ phân giải không gian 250 m, tập trung vào màu đỏ (620-670 nm) và hồng ngoại (841-876 nm), được thiết kế để tính toán chỉ số thực vật chuẩn hóa (NDVI) toàn cầu Các dải phổ trải dài từ vùng ánh sáng nhìn thấy (VIS) đến sóng hồng ngoại dài (LWIS) của ảnh MODIS cho phép đo nhiều thông số địa vật lý (40-50 thông số) Ảnh MODIS có độ phân giải thời gian cao, có khả năng chụp từ 1 đến 4 ảnh mỗi ngày, cung cấp dữ liệu toàn cầu hai ngày một lần và lưu trữ ở dạng 12 bit Bên cạnh đó, ảnh MODIS còn có đặc tính chỉnh hình học và phổ, với phương pháp chỉnh phổ kênh cho 36 kênh, có thể tạo ra sai số pixel hoặc cao hơn.
Các nhà khoa học phát triển MODIS cung cấp sản phẩm tiêu chuẩn miễn phí cho người dùng, với các điểm kiểm chứng đảm bảo độ chính xác Khi sử dụng sản phẩm MODIS, người dùng cần lưu ý đến chất lượng mỗi pixel, được lưu trữ dưới dạng số nhị phân Do đó, việc chuyển đổi giá trị pixel từ số thập phân sang số nhị phân và giải đoán theo hướng dẫn sử dụng cho từng dòng sản phẩm là rất quan trọng (Nugroho, 2006).
Bảng 1 - 1: Các đặc tính kỹ thuật của ảnh MODIS (NASA)
Quỹ đạo Ở độ cao 705km, quỹ đạo bay xuống (Terra) - 10.30 a.m, quỹ đạo bay lên (Aqua) - 1.30 p.m, đồng bộ mặt trời, gần cực
Kích thước dải quét 2330 km
Tốc độ truyển dữ liệu 11 Mbps (mỗi ngày đêm) Định dạng dữ liệu 12 bits Độ phân giải không gian
250m (kênh 1-2) 500m (kênh 3-7) 1000m (kênh 8-36) Tuổi thọ hoạt động 6 năm
Dưới đây là bảng liệt kê 36 kênh phổ theo độ phân giải không gian và bước sóng cùng mục đích sử dụng chính của từng kênh
Bảng 1 - 2: 36 kênh phổ của ảnh MODIS (NASA)
Mục đích sử dụng Kênh Bước sóng 1 Phản xạ phổ 2
Nghiên cứu đường biên của đất/ mây/ aerosols
Nghiên cứu đặc tính của đất/ mây/ aerosols
Nghiên cứu màu nước biển/ sinh vật phù du/ hóa sinh
Nghiên cứu bốc hơi nước khí quyển
Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt/ mây 20 3.660 - 3.840 0.45(300K)
Nghiên cứu nhiệt độ khí quyển
Nghiên cứu mây, bốc hơi nước
28 7.175 - 7.475 2.18(250K) Nghiên cứu các đặc tính của mây 29 8.400 - 8.700 9.58(300K)
Nghiên cứu nhiệt độ bề mặt/ mây
Nghiên cứu các đặc tính của mây
1 Kờnh 1 đến 19 đơn vị là nm; kờnh 20 đến 36 đơn vị là àm
2 Đơn vị phản xạ phổ là (W/m 2 -àm-sr)
Vệ tinh TERRA và Aqua cung cấp 38 sản phẩm chủ yếu, cung cấp thông tin về đất liền, đại dương và khí quyển Dữ liệu MODIS được sử dụng ở nhiều tỷ lệ khác nhau, từ quy mô vùng đến toàn cầu Vệ tinh TERRA bay qua xích đạo vào khoảng 10h30’ giờ địa phương, với thời gian hoàn thành một vòng quanh trái đất khoảng 1h40’ Vào ban đêm, vệ tinh bay theo chiều ngược lại, cho phép Việt Nam nhận được ảnh MODIS hai lần mỗi ngày, vào lúc 10h30 sáng và 10h30 tối.
9 ngày Do độ phân giải không – thời gian và độ phân giải phổ của vệ tinh TERRA cao nên được ứng dụng rộng rãi trong nhiều nghiệp vụ
Sản phẩm chính thức của MODIS được chụp theo hệ thống lưới ô vuông, chia theo đơn vị 10 độ Ảnh MODIS có nhiều mức độ xử lý khác nhau, chủ yếu miễn phí, bao gồm các mức 0, 1A, 1B, 2, 2G, 3 và 4 Ảnh ở mức độ 0 và 1A là ảnh gốc, chưa được hiệu chỉnh địa lý và khí quyển, trong khi ảnh 1B đã được hiệu chỉnh địa lý và ở dạng giá trị số DN Các ảnh từ mức độ 2 trở lên đã được hiệu chỉnh khí quyển, cho phép người dùng tải về và sử dụng công cụ thích hợp để điều chỉnh địa lý và tách các băng khác nhau.
Hình 1 - 2: Sơ đồ đường bay chụp của vệ tinh MODIS
Giới thiệ u về dữ liệu ảnh vệ tinh LANDSAT
Bộ cảm bản đồ chuyên đề TM là một thiết bị quét đa phổ tiên tiến, được thiết kế để nghiên cứu tài nguyên trái đất Nó cung cấp ảnh với độ phân giải cao hơn và khả năng tách các phổ một cách sắc nét, đồng thời cải thiện độ chính xác hình học và độ chính xác bức xạ khí quyển so với bộ cảm MSS Với độ rộng dải quét lên tới 185 km, mỗi pixel mặt đất có kích thước 30 m x 30 m, ngoại trừ kênh hồng ngoại nhiệt (kênh 7) có độ phân giải 120 m x 120 m.
Bộ cảm TM của LANDSAT-7 có 7 kênh ghi đồng thời sự phản xạ hoặc bức xạ từ bề mặt trái đất Các kênh này bao gồm màu lam-lục (kênh 1), lục (kênh 2), đỏ (kênh 3), cận hồng ngoại (kênh 4), hồng ngoại giữa (kênh 5 và 7), và hồng ngoại xa (kênh 6), hoạt động theo dải phổ sóng điện từ.
Bộ bản đồ chuyên đề nâng cấp ETM+ được phát triển từ bộ TM, bổ sung 10 trang bị mới và kênh toàn sắc (kênh 8) với độ phân giải 15 m Tuy nhiên, vào ngày 31/5/2003, thiết bị đã gặp sự cố kỹ thuật, dẫn đến việc tất cả các cảnh Landsat 7 thu nhận từ ngày 14/7/2003 trở đi đều ở chế độ "SLC-off", gây ra hiện tượng xuất hiện các vết sọc đen cách đều.
Vệ tinh Landsat 8, được phóng thành công vào ngày 11/02/2013 với tên gọi ban đầu là Landsat Data Continuity Mission (LDCM), là sản phẩm của sự hợp tác giữa NASA và Cơ quan Đo đạc Địa chất Mỹ Landsat 8 tiếp tục cung cấp hình ảnh với độ phân giải trung bình từ 15 đến 100 mét, nhờ vào hai bộ cảm biến hiện đại: bộ thu nhận ảnh mặt đất (OLI - Operational Land Imager) và bộ cảm biến hồng ngoại nhiệt (TIRS).
Cảm biến hồng ngoại nhiệt (TIRS) được thiết kế để nâng cao hiệu suất và độ tin cậy so với các cảm biến Landsat thế hệ trước Landsat 8 thu nhận ảnh qua 11 kênh phổ, gồm 9 kênh sóng ngắn và 2 kênh nhiệt sóng dài, cung cấp thông tin chi tiết về bề mặt Trái Đất theo mùa với độ phân giải 30 mét cho các kênh nhìn thấy, cận hồng ngoại và hồng ngoại sóng ngắn; 100 mét cho kênh nhiệt và 15 mét cho kênh toàn sắc Dải quét của Landsat 8 là 185 km x 180 km, với độ cao vệ tinh đạt 705 km so với bề mặt trái đất Cảm biến OLI cung cấp hai kênh phổ mới, trong đó Kênh 1 giúp quan trắc chất lượng nước vùng ven bờ và Kênh 9 phát hiện mật độ đám mây ti, trong khi TIRS thu thập dữ liệu từ hai kênh hồng ngoại nhiệt sóng dài (kênh 10 và 11) để đo tốc độ bốc hơi nước và nhiệt độ bề mặt.
1.3.3 Đặc tính kỹ thuật Landsat 7 ETM+ và Landsat 8
Bảng 1 - 3: Một số thông số các kênh phổ của ảnh vệ tinh Landsat 7ETM+
(àm) Loại Độ phõn giải không gian (m)
Kênh 5 1,55 – 1,75 Hồng ngoại trung bình 30
Kênh 7 2,09 – 2,35 Hồng ngoại trung bình 30
Kênh 8 0,52 – 0,90 Hồng ngoại trung bình 30
(Pan) Lục đến hồng ngoại gần 15
Bảng 1.1: Một số thông số các kênh phổ của ảnh vệ tinh Landsat 8
(àm) Loại Độ phõn giải khụng gian (m)
Hình 1 - 3: Các kênh phổ trên dải sóng điện từ của ảnh vệ tinh Landsat 7ETM+ và Landsat 8
Tổng quan về GIS
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là công nghệ máy tính chuyên về dữ liệu địa lý, đang thu hút sự quan tâm lớn từ người dùng và các ngành liên quan Trong nhiều thập kỷ qua, GIS đã phát triển mạnh mẽ về lý thuyết, công nghệ và tổ chức, ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như địa lý, địa chất, nông nghiệp, đô thị, giao thông, ngân hàng, nghiên cứu thực vật, địa chính, kinh tế, toán học và môi trường Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, khái niệm về hệ thống thông tin địa lý ngày càng hiện đại và vai trò của nó ngày càng được mở rộng.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) được định nghĩa là một hệ thống thông tin sử dụng dữ liệu đầu vào và các thao tác phân tích để quản lý và hiển thị thông tin không gian GIS hỗ trợ thu nhận, lưu trữ, xử lý và phân tích dữ liệu địa lý từ thế giới thực, nhằm giải quyết các vấn đề tổng hợp cho các mục đích của con người.
Theo Trần Trọng Đức (2010), GIS là hệ thống thông tin dành cho dữ liệu địa lý, bao gồm phần cứng và phần mềm Hệ thống này có chức năng thu thập, lưu trữ, truy cập, biến đổi, phân tích và thể hiện dữ liệu liên quan đến vị trí trên mặt đất, giúp giải quyết các vấn đề quy hoạch và quản lý phức tạp.
Theo Trung tâm Viễn thám và công nghệ thông tin (RITC) - 2014, GIS bao gồm những chức năng cơ bản sau:
Nhập và biến đổi dữ liệu địa lý là quá trình chuyển đổi dữ liệu từ bản đồ giấy và tài liệu khác thành định dạng số để sử dụng trong GIS Quản lý dữ liệu trong GIS được thực hiện bằng cách sắp xếp dữ liệu theo các lớp, chủ đề, khu vực, thời gian và tầng cao, với hệ thống lưu trữ trong các thư mục.
GIS cho phép xử lý và phân tích dữ liệu một cách nhanh chóng và chính xác, giúp thực hiện các phép phân tích bản đồ và số liệu hàng loạt Điều này rất cần thiết cho việc xây dựng bản đồ và phân tích quy hoạch lãnh thổ hiệu quả.
Chức năng xuất dữ liệu trong GIS, hay còn gọi là chức năng báo cáo, cho phép hiển thị và trình bày kết quả phân tích cũng như mô hình hóa không gian Các kết quả này có thể được thể hiện dưới dạng bản đồ, bảng thuộc tính, báo cáo, biểu đồ, và có thể xuất hiện trên màn hình máy tính hoặc các vật liệu truyền thống khác với tỷ lệ và chất lượng khác nhau, tùy thuộc vào yêu cầu của người dùng.
Khái quát nhiệt độ bề mặt – LST
1.5.1 Khái niệm nhiệt độ bề mặt đất
Hình 1 - 4: Bản đồ nhiệt độ bề mặt đất toàn cầu tháng 2/2017
Nhiệt độ bề mặt đất, là nhiệt độ của lớp giữa bề mặt đất và khí quyển, được duy trì bởi bức xạ Mặt trời, bức xạ sóng dài và thoát đi của bức xạ hồng ngoại (Jiang, Z., Wei, X., & Jiang, 2011; Nguyễn Thị Bích Ngọc, 2013) Đây là chỉ số vật lý quan trọng trong quá trình cân bằng năng lượng trên bề mặt Trái đất, ảnh hưởng đến các hiện tượng nhiệt và là chỉ thị chính cho hiệu ứng nhà kính Nhiệt độ bề mặt đất có sự biến đổi theo mùa, đặc biệt ở các vĩ độ trung bình đến cao, và chịu ảnh hưởng rõ rệt từ độ cao, với các khu vực đồi núi thường mát hơn Nó có mối liên hệ chặt chẽ với các quá trình biến đổi môi trường đất và là yếu tố then chốt cho sự sống của sinh vật Nhờ vào sự nhạy cảm của nó với độ ẩm đất và lớp phủ thực vật, nhiệt độ bề mặt đất là thành phần quan trọng trong nhiều nghiên cứu về môi trường, đô thị, khí tượng, thuỷ văn, sinh thái học và sinh địa hoá.
Nhiệt độ bề mặt đất và nhiệt độ không khí có sự khác biệt rõ rệt, với bề mặt đất nóng và lạnh nhanh hơn không khí Mặc dù vậy, chúng vẫn có mối liên hệ chặt chẽ Nhiệt độ không khí thường ổn định hơn và dễ đo đạc hơn so với nhiệt độ bề mặt đất, điều này rất quan trọng trong nghiên cứu mối quan hệ giữa nhiệt độ không khí và dữ liệu nhiệt độ bề mặt đất thu thập từ ảnh vệ tinh.
Nhiệt độ bề mặt đất được xác định dựa trên phát xạ của các đối tượng như cây cối, đất đai và nhà cửa, thông qua các bộ cảm biến quan sát từ nhiều góc độ Dữ liệu năng lượng điện từ thu thập trên băng nhiệt hồng ngoại từ vệ tinh giúp tính toán nhiệt độ bề mặt đất Thông tin này hỗ trợ nghiên cứu về các hiện tượng như đô thị hóa, sa mạc hóa, theo dõi hỏa hoạn và các đám cháy rừng, cũng như nghiên cứu lớp phủ bề mặt.
1.5.2 Cân bằng nhiệt của mặt đất
Cân bằng nhiệt của mặt đất là hiệu số giữa năng lượng nhận được và mất đi Khi giá trị này dương, mặt đất nóng lên, trong khi giá trị âm dẫn đến sự lạnh đi Để hiểu nguyên nhân thay đổi nhiệt độ bề mặt đất, cần xem xét quá trình thu nhận năng lượng của nó.
Phương trình cân bằng nhiệt mặt đất được viết dưới dạng (Nguyễn Ngọc Truyền, 2009):
B: Bức xạ thuần (net radiation) L: Tiềm nhiệt bốc hơi (latent heat) E: Lượng nước bốc hơi (evaporation) V: Lượng nhiệt trao đổi với khí quyển (sensible heat) P: Lượng nhiệt trao đổi với lớp đất bên dưới bề mặt đất Ban ngày: B>0; LE, V và P0 Ban đêm: B0; B’ Celsius (-273.15)
Hình 2 - 2: Công cụ Raster Calculator trên phần mềm ArcGis
Bước 5: Sau khi tính nhiệt độ trung bình năm Cắt ảnh theo khu vực nghiên cứu
Hình 2 - 3: Công cụ Extrac by Mask trên phần mềm ArcGis 2.3.2 Phương pháp phân loại thực phủ
2.3.2.1 Tiền xử lý ảnh ảnh Ảnh được lấy bao gồm Bình Dương và TP Hồ Chí Minh và một số tỉnh lân cận nên để sử dụng ảnh sẽ được cắt theo ranh giới hành chính của thành phố Hồ Chí Minh bằng công cụ ENVI để phục vụ cho đề tài
Trong đánh giá biến động ảnh viễn thám đa thời gian cần chú ý đến việc nắn chỉnh ảnh và hiệu chỉnh bức xạ
Nắn chỉnh hình học là quá trình điều chỉnh ảnh nhằm giảm thiểu sai lệch giữa các đối tượng trong ảnh ở hai thời điểm khác nhau, từ đó nâng cao độ chính xác trong việc phát hiện thay đổi Quá trình này giúp loại bỏ các méo mó do chụp ảnh gây ra và đưa ảnh về tọa độ chuẩn để tích hợp với các nguồn dữ liệu khác Việc nắn chỉnh được thực hiện dựa trên các điểm khống chế mặt đất (GCPs), thường là những điểm ít biến động như giao lộ hoặc suối Độ chính xác của phép nắn chỉnh phụ thuộc vào việc lựa chọn các điểm khống chế phù hợp, cần đáp ứng các yêu cầu nhất định để đảm bảo kết quả chính xác.
Việc phân bố đều các điểm nắn trên toàn bộ phạm vi ảnh giúp giảm thiểu sai số trong quá trình nắn Ngược lại, ở những khu vực thiếu điểm khống chế hoặc chỉ có ít điểm khống chế, sai số sẽ tăng lên đáng kể.
- Các điểm khống chế phải dễ nhận biết trên cả ảnh và bản đồ, phải là các yếu tố ít thay đổi của địa hình hay địa vật
Hiệu chỉnh bức xạ là quy trình nhằm giảm thiểu hoặc loại bỏ nhiễu ảnh hưởng đến độ sáng của các pixel trong ảnh Nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh chụp vào mùa khô (tháng 11, tháng 12) khi có nhiều ngày quang đãng, giúp đảm bảo chất lượng ảnh tốt hoặc ít mây Hơn nữa, các bộ cảm biến của ảnh Landsat được thiết kế để hoạt động ở các dải sóng hạn chế, giúp giảm thiểu ảnh hưởng của khí quyển, do đó sai số từ khí quyển tác động đến kết quả cuối cùng là không đáng kể.
Sau ngày 31 tháng 3 năm 2003, thiết bị hiệu chỉnh đầu thu ảnh vệ tinh Landsat ETM+ gặp sự cố, dẫn đến việc NASA phát triển phần mềm GapFilling để khắc phục lỗi Ứng dụng này tuân theo tiêu chuẩn địa hình cấp 1 (L1T) và sử dụng ảnh định dạng GeoTiff từ Tổ chức khảo sát địa chất Mỹ (USGS) Trong nghiên cứu, chỉ có ảnh năm 2010 xuất hiện hiện tượng lỗi sọc ảnh, và quá trình xử lý được thực hiện qua hai giai đoạn.
- Giai đoạn 1: Định dạng lại ảnh, tất cả các ảnh đều được định dạng để có cùng kích thước
- Giai đoạn 2: Chương trình sẽ sử dụng dữ liệu từ ảnh ghép để thay thế những phần dữ liệu trống trên ảnh gốc
Quá trình ghép ảnh có thể không lấp đầy hoàn toàn các khoảng trống, nhưng việc sử dụng nhiều ảnh ghép sẽ giúp giảm kích thước của các khe hở này.
Hình 2 - 4: Cắt ảnh viễn thám theo ranh giới
Tính chỉ số thực vật NDVI
Chỉ số thực vật chuẩn hóa sự khác biệt (NDVI) là một chỉ số quan trọng phản ánh số lượng thực vật và điều kiện sống của chúng NDVI liên quan chặt chẽ đến độ che phủ của thực vật, bao gồm sinh khối, chỉ số diện tích lá và phần trăm thực phủ (Trần Thống Nhất, Nguyễn Kim Lợi, 2009).
Chỉ số NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) đo lường sự phản xạ khác nhau của thực vật giữa kênh phổ khả kiến và cận hồng ngoại, giúp xác định mức độ tập trung của thực vật trên bề mặt đất Chỉ số này được tính toán theo công thức cụ thể để phản ánh tình trạng sức khỏe và sự phát triển của thực vật.
NDVI: là kênh hồng ngoại gần
Chỉ số NDVI có giá trị dao động từ -1 đến +1, với giá trị cao biểu thị khu vực có độ phủ thực vật tốt Ngược lại, giá trị thấp cho thấy khu vực đó có độ che phủ thực vật kém Khi giá trị NDVI âm, điều này cho thấy khu vực không có thực vật.
2.3.2.2 Các tổ hợp kênh phục vụ việc giải đoán
Bảng 2 - 3: Bảng tổ hợp màu cho giải đoán
Phương pháp tổ hợp Landsat 7 ETM Landsat 8
Hình 2 - 5: Tổ hợp màu tự nhiên Hình 2 - 6: Tổ hợp màu hồng ngoại
Hình 2 - 7: Tổ hợp màu nông nghiệp Hình 2 - 8: Tổ hợp màu đô thị
