Nghiệm thu đề tài cấp nhà nước "Ứng dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 trong giám sát hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp khu vực Tây Nam Bộ"

Chi tiết

Được đăng ngày Thứ hai, 13 Tháng 3 2017 11:22

Tây Nam Bộ được xem là khu vực có sản lượng lúa lớn nhất nước, hàng năm đóng góp trên 50% sản lượng lúa và 90-95% lượng gạo xuất khẩu của cả nước. Bên cạnh đó, sản xuất thủy sản cũng chiếm trên 60% và đóng góp khoảng 80% sản lượng xuất khẩu của cả nước. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu, khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) đang đứng trước những nguy cơ và thách thức lớn, là khu vực chịu ảnh hưởng nặng nề nhất ở quy mô toàn cầu, và bị ảnh hưởng nhiều nhất so với các vùng kinh tế khác của cả nước.

Trước chủ trương, định hướng phát triển vùng ĐBSCL, nhóm các nhà khoa học Viện Địa lý tài nguyên Tp. Hồ Chí Minh, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã thực hiện đề tài VT/UD-04/13-15“Ứng dụng ảnh vệ tinh VNREDSat-1 và tương đương giám sát hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp khu vực Tây Nam Bộ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội và ứng phó với biến đổi khí hậu”do TS. Phạm Thị Mai Thy chủ trì.

Vùng nghiên cứu cấp khu vực Tây Nam Bộ và cấp địa phương

Đè tài đã sử dụng phương pháp phân tích giải đoán ảnh viễn thám quang học (Landsat 5 TM, Landsat 7 ETM+, Landsat 8 OLI, VNREDSat -1) và ảnh viễn thám radar (COSMO-SkyMed 1, COSMO-SkyMed 2, RADARSAT-2) kết hợp GIS và số liệu thống kê, điều tra thực địa nhằm giám sát hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp tại khu vực Tây Nam Bộ. Bên cạnh đó, đề tài thực hiện đánh giá năng suất lúa để xem xét hiệu quả sử dụng đất nông nghiệp tại khu vực này, trong đó quan trọng nhất là đất trồng lúa.

Kết quả nghiên cứu của đề tài gồm có các sản phẩm chính như sau:

Kết quả giám sát hiện trạng sử dụng đất

Hiện trạng sử dụng đất tại Đồng bằng sông Cửu Long qua các thời điểm 1995, 2005, 2014 là kết quả giải đoán từ các loại ảnh vệ tinh Landsat. Phân bố các nhóm thực phủ chính là rừng, lúa, cây ăn trái, nuôi trồng thủy sản và các loại khác có phân vùng khá rõ rệt.

Kết quả giải đoán hiện trạng sử dụng đất vùng Tây Nam Bộ từ ảnh vệ tinh

Cơ cấu hiện trạng sử dụng đất chính các thời điểm

Đánh giá so sánh kết quả sử dụng ảnh VNREDSat-1 và tương đương

Về tọa độ: Giữa hai cảnh ảnh VNREDSat-1 kề bên nhau, khác ngày thu nhận, khác đường bay có sai lệch về tọa độ với cùng mức xử lý ban đầu từ nhà cung cấp ảnh vệ tinh Độ sai lệch trung bình trục X trong khoảng 9 - 16 phần tử ảnh và trục Y là 12 - 28 phần tử ảnh. Có sự khác biệt về vị trí tọa độ của các đối tượng giữa VNREDSat-1 và các loại khác (SPOT 5, SPOT 7, RapidEye) khá lớn, trục X sai lệch lớn nhất gần 300 m, sai lệch trục Y lớn nhất khoảng 150 m. Sai lệch giữa các cảnh ảnh VNREDSat-1 so với các loại ảnh khác là không giống nhau nên ảnh hưởng đến việc sử dụng kết hợp VNREDSat-1 với các loại ảnh tương đương khác.

Sai lệch vị trí giữa 2 ảnh VNREDSat-1 ngày 17/01/2014 và 16/01/2015	Sai lệch vị trí giữa 2 ảnh VNREDSat-1 ngày 08/12/2013 và 26/01/2015

Về phản xạ phổ: So với SPOT-7 thì VNREDSat-1 có khả năng nhận biết kém hơn. Kết quả nghiên cứu cho thấy khác biệt về phản xạ (tổ hợp màu NIR, Red, Green – RGB) giữa VNREDSat-1 và SPOT 7, cách nhau 8 ngày. Trong cùng một vùng trồng lúa, SPOT 7 nhận biết được nhiều trạng thái bề mặt hơn so với VNREDSat-1. Giá trị phản xạ của các kênh phổ cùng kênh giữa VNREDSat-1 và SPOT5,6/7 và RapidEye thu được từ các ảnh đều tương tự về đường cong phổ, nhưng giá trị phản xạ của VNREDSat-1 thấp hơn rõ rệt với các ảnh khác ở tất cả các đối tượng lúa, cây ăn trái, nuôi trồng thủy sản và rừng.

Đồ thị phản xạ phổ của VNREDSat-1 và SPOT 7

Về độ chính xác của kết quả giải đoán: Độ chính xác toàn cục của kết quả giải đoán so với kiểm tra các trường hợp đối với ảnh VNREDSat-1 đều cao trên 84% cho tới 96%. Xét về Kappa thì cho thấy cũng ở mức cao, từ 0,69 tới 0,93 cho các loại ảnh. Với đánh giá này thì cho thấy giữa kết quả giải đoán và nhận dạng các đối tượng của VNREDSat-1 và các loại ảnh khác là tương tự nhau.

Lập bản đồ năng suất lúa

Bằng cách phân tích hồi quy giữa ảnh tỷ số phân cực HH/VV của ảnh COSMO-SkyMed (CSK) hoặc phân cực VH của ảnh RADARSAT-2 (RSAT-2) với giá trị năng suất lúa đã lập ra được các phương trình hồi quy. Từ đó lập được bản đồ phân bố năng suất lúa vụ Thu Đông năm 2013 cho cả khu vực thuộc huyện Châu Thành, Thoại Sơn thuộc tỉnh An Giang. Bản đồ năng suất lúa thể hiện tập trung từ 5,0 đến 9,0 tấn/ha chiếm tới 87,3% tổng diện tích đất trồng lúa.

Bản đồ năng suất lúa ước lượng cho vụ Thu Đông 2013 tại Châu Thành và Thoại Sơn, tỉnh An Giang (a: từ ảnh CSK; b: từ ảnh RSAT-2)

Biểu đồ so sánh giữa sản lượng lúa ước lượng từ ảnh CSK và ảnh RSAT-2 với sản lượng thống kê cho các xã ở hai huyện Châu Thành và Thoại Sơn

Mô hình đánh giá năng suất lúa sử dụng 3 ngày ảnh CSK hoặc RSAT-2 trong một mùa vụ là một phương pháp tốt để ước lượng năng suất lúa với khu vực lúa được trồng trên diện rộng và có ngày xạ không chênh lệch nhau nhiều trong vùng nghiên cứu. So sánh giữa sản lượng ước lượng và sản lượng thống kê cho kết quả phù hợp. Sản lượng lúa ước lượng và sản lượng lúa thống kê có mối tương quan mạnh với hệ số xác định là 0,94 cho cả hai trường hợp sử dụng dữ liệu ảnh CSK và RSAT-2.  Tuy nhiên, đối với khu vực nghiên cứu có ngày xạ/cấy chênh lệch nhiều thì cần phải chọn các điểm mẫu cho phương trình hồi quy phù hợp với khoảng thời gian xạ/cấy lúa.

Cơ sở dữ liệu giám sát hiện trạng đất nông nghiệp

Qua kết quả giải đoán, đề tài đã cây dựng được cơ sở dữ liệu giám sát hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp có ba nhóm dữ liệu chính: dữ liệu bản đồ, dữ liệu viễn thám và dữ liệu phi không gian.

Cơ sở dữ liệu giám sát hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp

Bên cạnh các kết quả đạt được, đề tài đã thực hiện một chương trình tập huấn “Ứng dụng Viễn thám và GIS trong nông nghiệp” tại Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh An Giang, góp phần nâng cao năng lực sử dụng Viễn thám, hỗ trợ đào tạo 02 thạc sỹ. Đề tài đã công bố 1 bài báo đăng trên tạp chí khoa học và 10 báo cáo hội thảo trong, ngoài nước.

Đề tài được Hội đồng Khoa học và Công nghệ cấp Nhà nước đánh giá Đạt tại phiên họp nghiệm thu vào ngày 5/9/2016.

CNĐT: TS. Phạm Thị Mai Thy, Viện Địa lý tài nguyên Tp.Hồ Chí Minh