Thành lập bản đồ lúa vùng Đồng bằng sông Cửu Long sử dụng tư liệu viễn thám radar TerraSAR-X

TerraSAR-X cung cấp nguồn dữ liệu tốt nhất trong ba loại dữ liệu SAR (ENVISATASAR, ALOS-PALSAR) theo thời gian để giám sát lúa [14]. Vệ tinh này có chu kỳ lặp lại là 11 ngày, điều này giúp cho quá trình giám sát lúa diễn ra một cách liên tục hơn các loại vệ tinh mang bộ cảm radar đa phân cực khác như ENVISAT-ASAR (khoảng 30-35 ngày).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thành lập bản đồ lúa vùng Đồng bằng sông Cửu Long sử dụng tư liệu viễn thám radar TerraSAR-X34(2), 185-191Tạp chí CÁC KHOA HỌC VỀ TRÁI ĐẤT6-2012THÀNH LẬP BẢN ĐỒ LÚA VÙNGĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG SỬ DỤNG TƯ LIỆUVIỄN THÁM RADAR TERRASAR-XLÂM ĐẠO NGUYÊN, HOÀNG PHI PHỤNGEmail: ldnguyen@vast-hcm.ac.vn;Trung tâm Viễn thám và Hệ thông tin Địa lý - Viện Địa lý Tài nguyên Tp. Hồ Chí MinhNgày nhận bài: 12 - 3 - 20121. Mở đầuViệt Nam là một trong những nước xuất khẩugạo lớn và đứng thứ hai trên thế giới với sản lượngxuất khẩu đạt 4.735.170 tấn vào năm 2008 (Nguồn:http://faostat.fao.org/site/342/default.aspx, truy cậpngày 05/08/2011), và vùng Đồng bằng sông CửuLong chiếm hơn phân nửa sản lượng gạo của cảnước với 20.483.400 tấn (năm 2009). Trong đó, sảnlượng lúa gạo cả năm của tỉnh An Giang(3.383.600 tấn vào năm 2009) và Kiên Giang luônđứng đầu cả nước trong nhiều năm qua (nguồn:http://www.gso.gov.vn/default.aspx?tabid=430&idmid=3, truy cập ngày 05/08/2011).Hiện nay, để ước lượng diện tích trồng lúa vàsản lượng lúa trên một khu vực, các nhà quản lýthường sử dụng phương pháp thống kê số liệu.Việc thu thập các số liệu này đòi hỏi nhiều côngsức và tốn kém, mà kết quả thu được vẫn còn chứanhiều sai số khách quan và chủ quan do việc thuthập lượng lớn số liệu trên một vùng rộng. Điềunày gây khó khăn cho các nhà quản lý trong việcphân tích, đánh giá, lập kế hoạch phát triển và cómột cái nhìn khách quan cho từng vùng và chocả nước.Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật,công nghệ viễn thám cung cấp công cụ giám sát,đánh giá mùa vụ trên phạm vi rộng. Trên thế giớiđã có nhiều nghiên cứu sử dụng ảnh vệ tinh (quanghọc và radar) để giám sát mùa vụ lúa. Việt Nam làmột nước nằm trong khu vực nhiệt đới nên thườngbị mây che phủ (đặc biệt trong mùa mưa) làm ảnhhưởng đến chất lượng ảnh thu được từ các vệ tinhviễn thám quang học. Viễn thám radar khắc phụcđược nhược điểm này và có thể thu nhận ảnh vàobất kỳ thời điểm nào trong ngày và trong năm.Các nghiên cứu trước đã sử dụng bộ cảm radarcho thấy có sự biến đổi theo thời gian của hệ số tánxạ ngược với các kênh X, C, L và góc tới khácnhau theo các thời kỳ phát triển cây lúa [5, 6, 14].Giám sát sự tăng trưởng của lúa sử dụng kênh L cómột vài khó khăn như sự thay đổi của tán xạ kênhL bị ảnh hưởng bởi độ thẳng hàng và hướng gieoxạ của lúa [4], và khoảng thay đổi tán xạ ngượccủa kênh L (ALOS-PALSAR) nhỏ hơn so với kênhC và X [14]. Trong giám sát lúa sử dụng kênh Cvới phân cực đơn như ERS-1&2 và RADASAT-1,thì phương pháp phân loại là dựa vào sự biến đổitheo thời gian của cường độ tán xạ ngược trích xuấttừ ảnh đa thời gian [3, 7, 11]. Việc sử dụng haiphân cực HH và VV của ảnh ENVISAT-ASAR(kênh C) cho kết quả phân loại tốt hơn trong khichỉ sử dụng ảnh đơn [1, 8, 9]. Hệ số tán xạ ngượckênh X có mối tương quan khá tốt với trọng lượngkhô của hạt lúa, trong khi ở kênh C có mối tươngquan cao với chiều cao cây và chỉ số diện tích lá[5]. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng ảnhradar thế hệ mới thu nhận ở chế độ StripMap (độphân giải không gian 3m) từ vệ tinh TerraSAR-X(kênh X, góc tới từ 34,9° đến 36,5°) của Đức đượcđưa vào quỹ đạo giữa năm 2007 để tìm hiểu vềtương tác của tán xạ ngược kênh X với ruộng lúatheo thời gian nhằm giám sát và lập bản đồ lúa ởmức chi tiết cao hơn dựa vào ảnh có độ phân giải185không gian cao. TerraSAR-X cung cấp nguồn dữliệu tốt nhất trong ba loại dữ liệu SAR (ENVISATASAR, ALOS-PALSAR) theo thời gian để giámsát lúa [14]. Vệ tinh này có chu kỳ lặp lại là 11ngày, điều này giúp cho quá trình giám sát lúa diễnra một cách liên tục hơn các loại vệ tinh mang bộcảm radar đa phân cực khác như ENVISAT-ASAR(khoảng 30-35 ngày).2. Khu vực nghiên cứu và dữ liệu sử dụng2.1. Khu vực nghiên cứuHuyện Chợ Mới (hình 1) thuộc tỉnh An Gianglà một vùng đất cù lao được bao bọc bởi hai nhánhsông Tiền và sông Hậu, phía Tây Bắc giáp huyệnPhú Tân, phía Bắc giáp huyện Thanh Bình (tỉnhĐồng Tháp), phía Đông giáp thị xã Cao Lãnh (tỉnhĐồng Tháp), phía Tây Nam giáp thành phố LongXuyên, phía Tây giáp huyện Châu Thành và huyệnChâu Phú. Dân số toàn huyện là 369.443 người vớimật độ dân số 1.000 người/km2 (nguồn: Niên giámthống kê tỉnh An Giang năm 2007).Bảng 1. Hệ thống mùa vụ lúa ở An GiangTên vụ lúaTháng gieo sạTháng thu hoạch11 - 123-4Đông Xuân (ĐX)Hè Thu (HT)4-57-8Thu Đông (TĐ)7-911 -12Mùa (M)7-911 - 12.2. Dữ liệu viễn thámẢnh TerraSAR-X (kênh X với bước sóng 3,1cm và tần số 9,65 GHz) là ảnh radar độ phân giảicao thu ảnh toàn bộ Trái Đất ở độ cao 514km(nguồn: http://www.infoterra.de/terrasar-x-satellite,truy cập 06/08/2011). Tư liệu ảnh TerraSAR-Xđược sử dụng trong nghiên cứu với chế độ chụpStripMap (SM) có độ phân giải không gian là 3mvà kích thước phần tử ảnh (pixel) là 3,75m, bề rộngvà dài của một ảnh là 30km × 50km, có hai phâncực HH và VV, góc tới từ 34,9° đến 36,5°, hướngchụp từ dưới đi lên (ascending). Nghiên cứu sử dụngcác ảnh vệ tinh radar đã được thu nhận trong vụ ThuĐông năm 2010 cho huyện Chợ Mới và Đông Xuân2011 cho Chợ Mới và cả huyện Thới Lai, thành phốCần Thơ như được trình bày ở bảng 2.Bảng 2. Danh sách dữ liệu ảnh TerraSAR-X SMthu thập cho vùng Chợ Mới và Thới LaiNgày thu nhận ảnh30/08/201010/09/201024/10/201004/11/201015/11/201018/12/201029/12/201031/01/201111/02/201122/02/201116/03/201127/03/2011Mùa vụChợ MớiThới LaiThu Đông2010ĐôngXuân 2011ĐôngXuân 20112.3. Dữ liệu mặt đất và bản đồHình 1. Vị trí huyện Chợ Mới thuộc tỉnh An GiangLượng mưa hằng năm ở khu vực Đồng bằngsông Cửu Long là 1600-2000mm. Mùa mưa vàokhoảng tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng12 đến tháng 4 năm sau. Tùy theo điều kiện tựnhiên và vị trí địa lý của từng vùng mà địa phươngtrồng lúa một vụ, hai vụ hoặc ba vụ (bảng 1).Riêng đối với huyện Chợ Mới thì phần lớn diệntích trồng lúa ba vụ do có hệ thống đê bao tránh lũ.Các giống lúa được sử dụng có chu kỳ sinh trưởngtrong khoản ...