Cách tiếp cận mới xử lý dữ liệu ảnh viễn thám Radar Sentinel-1 vào việc xây dựng đường đặc tính hồ chứa
BÀI BÁO KHOA HỌC
CÁCH TIẾP CẬN MỚI XỬ LÝ DỮ LIỆU ẢNH VIỄN THÁM
RADAR SENTINEL-1 VÀO VIỆC XÂY DỰNG
ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH HỒ CHỨA
Nguyễn Vũ Việt1, Nguyễn Quốc Hiệp2
Tóm tắt: Bài báo giới thiệu cách tiếp cận mới trong việc sử dụng ảnh Synthetic Aperture Radar
(SAR) Sentinel-1 vào xây dựng mới đường đặc tính hồ chứa cho các hồ chưa có và hiệu chỉnh lại
đường đặc tính hồ chứa cho các hồ đã có đường đặc tính có dung tích trên một triệu m3 của khu
vực Tây Nguyên. Bài báo giới thiệu các đặc điểm tán xạ ngược của các phân cực ảnh radar trên
một số nền đất khô, đất ẩm và đất ngập nước; các bước tiền xử lý ảnh Sentinel-1, các vấn đề gặp
phải khi xây dựng thuật toán giải đoán ảnh. Kết quả nghiên cứu của bài báo là tiền đề bước đầu để
hoàn thiện giải pháp xây dựng đường đặc tính hồ chứa từ ảnh vệ tinh miễn phí và mở ra hướng giải
quyết mới cho các nhu cầu như thành lập bản đồ lũ, kiểm kê tài nguyên nước.
Từ khoá: Viễn thám, Sentinel-1, Hồ chứa, Đường đặc tính diện tích mặt hồ, Đường đặc tính dung
tích hồ.
m3).Vai trò của các công trình hồ chứa để phân
1. ĐẶT VẤN ĐỀ*
Việt Nam có 108 lưu vực sông với khoảng phối lại dòng chảy của sông theo thời gian và
3450 sông, suối tương đối lớn trong đó có 9 hệ không gian cho thích ứng với nhu cầu dùng
thống sông lớn có diện tích lưu vực lớn hơn nước của các ngành kinh tế, làm cơ sở cho việc
10.000 km2, gồm các lưu vực sông Hồng, Thái quy hoạch, sử dụng tài nguyên nước hợp lý,
Bình, Bằng Giang - Kỳ Cùng, Mã, Cả, Vu Gia - đảm bảo cân đối giữa cung và cầu và giảm nhẹ
Thu Bồn, Ba, Đồng Nai và sông Cửu Long. lũ cho hạ lưu là một việc làm cần thiết.
Tổng lượng nước mặt trung bình hằng năm
Đường đặc tính lòng hồ chứa (quan hệ Z-F-
khoảng 830-840 tỷ m3, trong đó hơn 60% lượng W) được sử dụng trong quá trìnhđiều tiết nước
nước được sản sinh từ nước ngoài, chỉ có trong mùa lũ và phân phối nước trong mùa
khoảng 310-320 tỷ m3 được sản sinh trên lãnh kiệt. Theo thống kê gần nhất của Tổng cục
thổ Việt Nam. Lượng nước bình quân đầu người Thủy lợi thì Việt Nam có khoảng 6636 hồ
trên 9.000 m3/năm. Nước dưới đất cũng có tổng chứa trong đó có khoảng 474 hồ chứa có
trữ lượng tiềm năng khoảng 63 tỷ m3/năm, phân đường đặc tính lòng hồ và 6162 hồ chứa chưa
bố ở 26 đơn vị chứa nước lớn, nhưng tập trung có đường đặc tính lòng hồ. Để điều tiết hoặc
chủ yếu ở Đồng bằng Bắc Bộ, Nam Bộ và khu phân phối nước cho các hồ chứa chưa có
vực Tây Nguyên.
đường đặc tính lòng hồ, hiện tại các đơn vị
Về hồ chứa, các lưu vực sông có dung tích quản lý hồ đang coi như đường đặc tính lòng
hồ chứa lớn gồm: sông Hồng (khoảng 30 tỷ m3); hồ là tuyến tính theo một đường thẳng, nghĩa
sông Đồng Nai (trên 10 tỷ m3); sông Sê San là dựa trên mực nước chết ứng với dung tích
(gần 3,5 tỷ m3); sông Mã, sông Cả, sông Hương, chết và mực nước dâng bình thường ứng với
sông Vũ Gia - Thu Bồn và sông Srêpok (có tổng dung tích mực nước dâng bình thường để nội
dung tích hồ chứa từ gần 2 tỷ m3 đến 3 tỷ suy ra dung tích nước của hồ từ số liệu đo
mực nước. Với cách làm này, kết quả thường
có sai số là tương đối lớn nhưng vẫn được sử
dụng để vận hành hồ chứa.
1 Viện KHTL Việt Nam
2 Trung tâm Công nghệ phần mềm Thủy lợi
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 65 (6/2019)
155
Ngay cả những hồ chứa đã có đường đặc tính 2015, cơ quan ESA của châu Âu bắt đầu chia sẻ
lòng hồ thì số liệu cũng không còn chính xác do miễn phí các loại ảnh vệ tinh Sentinel với độ
nhiều hồ được xây dựng từ lâu, tình hình bồi phân giải cao giúp mở ra cách tiếp cận mới xây
lắng, xói lở làm thay đổi bề mặt đáy hồ chứa, dựng đường đặc tính hồ chứa. Vệ tinh Sentinel-
nên cũng cần phải kiểm tra để hiệu chỉnh lại.
1A và Sentinel-1B cung cấp ảnh radar với độ
Chi phí để đo vẽ xây dựng lại đường đặc tính phân giải không gian mặt đất là 10m, không bị
hồ chứa theo phương pháp truyền thống là rất ảnh hưởng bởi mây che phủ, không phụ thuộc
lớn,khoảng từ 300 đến 400 triệu cho một hồ vào thời tiết, rất nhạy cảm với bề mặt nước là
chứa. Trước tình hìnhnhư vậy, buộc các nhà nguồn tư liệu quý báu để xây dựng đường đặc
khoa học phải tìm ra cách làm mới để có thể xây tính hồ với chi phí thấp. Đối với khu vực Việt
dựng đường đặc tính lòng hồ chứa với kinh phí Nam, cứ 12 ngày sẽ có một ảnh Sentinel-1 chụp
ít tốn kém, xác định nhanh và có độ tin cậy cao cùng một khu vực và hiện nay đã được rút ngắn
hơn. Đó là sử dụng ảnh viễn thám miễn phí. Bài lại là 6 ngày có một ảnh do 2 vệ tinh S1A và
viết này trình bày những nét cơ bản về cách tiếp S1B bay chụp đan xen nhau 180 độ.
cận sử dụng ảnh viễn thám miễn phí radar
Có hai phương pháp để xác định diện tích bề
Sentinel-1 vào xây dựng đường đặc tính lòng hồ mặt hồ chứa. Phương pháp thứ nhất là dùng
và kết quả mà nó mang lại.
nhân lực sử dụng các phần mềm chuyên dụng
như ArcGIS, ENVI,… để khoanh vi diện tích bề
2. CÁCH TIẾP CẬN
Để xây dựng đường đặc tính lòng hồ chứa mặt hồ chứa trên ảnh. Phương pháp này thực
cần có số liệu mực nước, số liệu diện tích mặt hiện khá đơn giản vì người số hóa có thể dễ
hồ và dung tích hồ ứng với mực nước đó. dàng xác định đâu là hồ chứa, đâu là nhiễu do
Hướng tiếp cận của nhóm nghiên cứu là sử dụng bóng địa hình gây ra. Tuy nhiên phương pháp
số liệu mực nước hồ chứa (Z) được cập này khó khả thi vì số lượng hồ chứa trên cả
nhậthàng ngày từ các thiết bị quan trắc mực nước là rất lớn, số lượng ảnh cũng nhiều, chi phí
nước tự động hoặccập nhật thủ công vào hệ nhân công để thực hiện công việc này khá là tốn
chính thống của Tổng cục Thủy lợi thuộc Bộ để tự động nhận biết được điểm ảnh của từng hồ
NN&PTNT). Nguồn dữ liệu ảnh vệ tinh chứa. Phương pháp này khả thi tuy nhiên gặp
Sentinel-1 được thu thập từ trang web khó khăn hơn nhiều vì phải xử lý được nhiễu
Vũ trụ châu Âu (tiếng Anh: European Space
Nhóm nghiên cứu đã quyết định sử dụng
Agency, viết tắt: ESA)để nghiên cứu xác định phương pháp thứ hai là phương pháp tự động
diện tích mặt nước hồ (F). Từ đường quan hệ Z- giải đoán ảnh để xác định diện tích mặt nước hồ.
F nhiều năm, nhóm nghiên cứu phân tích xử lý Phương pháp này khá mới mẻ ở Việt Nam vì để
để xây dựng đường quan hệ Z-F-W của lòng hồ. xây dựng được thuật toán phải hiểu được bản
Diện tích mặt hồ chứa được xác định dựa vào chất của ảnh radar và phải là chuyên gia về lập
kết quả giải đoán ảnh vệ tinh. Trước khi có ảnh trình xử lý các bài toán tính toán khoa học. Các
vệ tinh radar miễn phí Sentinel-1 thì việc ứng bước thực hiện:
dụng ảnh vệ tinh để giải đoán diện tích mặt hồ
là không khả thi bởi các ảnh miễn phí có độ
phân giải trung bình và thấp nên sai số sẽ cao.
Thêm vào đó đa phần các ảnh miễn phí là ảnh
quang học là loại ảnh bị ảnh hưởng bởi mây mù
- Tìm hiểu đặc tính của ảnh radar Sentinel-1,
- Quy trình tiền xử lý ảnh,
- Thuật toán giải đoán ảnh,
- Xác định Z ~ F ~ W.
Một trong những khó khăn mà nhóm nghiên
che phủ mặt hồ chứa. Nếu sử dụng ảnh viễn cứu gặp phải là xử lý nhiễu của ảnh radar. Đối
thám siêu cao có phí thì chi phí lại quá cao so với các hồ có dạng hình tròn thì sai số giải đoán
với phương pháp đo đạc truyền thống.Từ năm sẽ là thấp nhất, còn đối với các hồ có hình dạng
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 65 (6/2019)
156
dài, có chiều dài đường mép nước lớn thì sai số của mặt nước và mặt đất, có thể lập bản đồ các
giải đoán ảnh càng lớn. Để giảm nhiễu nhóm đã loại mặt nước là các vùng nước, vùng đất ngập
sử dụng cửa sổ 5x5 để lọc trung bình các điểm nước, vùng ngập. Các bề mặt nước tĩnh xuất
ảnh. Dưới đây là chi tiết các bước thực hiện.
hiện mịn và gây ra tán xạ gương dẫn đến tán xạ
ngược thấp. Đối với bề mặt đất xung quanh sẽ
2.1. Đặc tính của ảnh radar Sentinel-1
Để xác định diện tích mặt nước hồ, cần phải xuất hiện nhiều gồ ghề do địa hình gây ra tán xạ
xác định vị trí nào là hồ chứa nước, vị trí nào là ngược lớn hơn. Sự khác biệt trong các cơ chế
mặt nước nhưng không phải là hồ chứa nước. tán xạ ngược đối với các bề mặt nước mở và bề
Mặt nước ở tại các hồ chứa sẽ khác so với các mặt đất khô.
vùng mặt nước khác như vùng đất ngập nước,
các vùng bị lũ lụt.Vùng nước hồ chứa là các
vùng nước được tích tụ nước với một lượng
nước đáng kể (nước mặn, nước lợ, nước ngọt),
nhận nước từ đại dương, sông suối, mưa,… tới
các hồ.Vùng bị ngập nước là vùng chuyển tiếp
từ hệ sinh thái khô sang trạng thái bị ướt vĩnh
viễn, bao gồm các hệ sinh thái như đất than bùn,
đầm lầy, rừng ngập lũ, các đồng cỏ ướt, vùng
ngập nước, các khu rừng ngập mặn. Nó là nơi
Dựa vào độ ẩm đất để phân loại các vùng
cư trú của hệ thực vật và động vật phù hợp với
nước trên. Độ nhạy duy nhất đối với sự thay đổi
điều kiện độc nhất. Vùng đất ngập nước có tầm
độ ẩm của đất để xác định vùng có nước, vùng
quan trọng đặc biệt. Nó là môi trường sống của
không có nước mặt hoặc nước dưới thực vật.
động vật chuyên ngành và thực vật, hồ chứa đa
Đối với các bề mặt nước mở, xuất hiện tán xạ
dạng sinh học. Nó có chức năng lọc nước và
gương. Đối với các vùng đất có diện tích đất
tham gia nhiều chức năng trong chu kỳ carbon,
nông nghiệp thì các bước sóng dài thích hợp
là nguồn sinh CH4, than bùn ở dạng khí
hơn do thâm nhập thực vật tốt hơn. Tăng cường
CO2.Vùng lũ là vùng đất khô bị ngập nước, xảy
trở lại nếu che phủ cây bằng nước (hiệu quả gấp
ra dọc theo sông, hồ, bờ biển hoặc ở các khu
đôi - mặt nước mịn - cấu trúc thảm thực vật theo
vực bằng phẳng bị bão hòa nước, ví dụ sau khi
chiều dọc). Chất chống ăn mòn nâng cao cho
mưa to. Vùng lũ gây tổn hại về thể chất và ảnh
đất ướt. Đối với đất lũ có cây cao che phủ thì
hưởng đến nguồn cung cấp nước, thức ăn và cây
giá trị tán xạ ngược sẽ mạnh hơn so với đất khô
trồng và là lây lan các bệnh do nước gây ra.
có cây che phủ.
Dựa trên các chế độ tán xạ ngược khác nhau
Đất lũ có cây cao che phủ
Đất khô
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 65 (6/2019)
157
Đất ẩm
Đất bị ngập lũ
Có thể thấy tán xạ ngược gia tăng từ đất khô
đến đất ẩm khi có sự gia tăng về độ ẩm của đất.
Sau đó khi mực nước tăng, tán xạ ngược trở nên
yếu hơn do hiện tượng tán xạ gương (phân tán
ra khỏi cảm biến thu).
2.2. Quy trình tiền xử lý ảnh Sentinel-1
Trước khi tiến hành giải đoán, ảnh cần
được tiền xử lý bằng phần mềm miễn phí Snap
Desktop sau khi tải về máy tính từ trang chủ
như sau:
Các phân cực của ảnh radar:
Ảnh radar có các phân cực VV, HH, VH và
HV. Phân cực HH tốt nhất để phát hiện vùng đất
ngập nước vì nó ít bị ảnh hưởng bởi các cấu trúc
thực vật theo chiều dọc. Phân cực VV nhạy cảm
với điều kiện ẩm ướt và độ ẩm của đất. Các
phân cực chéo như HV tốt cho việc phân biệt
các kiểu thảm thực vật thân thảo với gỗ (nhạy
cảm với sinh khối).
Ở khu vực Việt Nam, ESA cung cấp hai phân
cực là VV và VH của ảnh Sentinel-1. Bài viết này
sử dụng phân cực VH của ảnh Sentinel-1 để phát
hiện các tách các điểm ảnh là nước của hồ chứa.
Phân cực VH có khả năng tách nhiễu của bóng địa
hình với đường mép nước của hồ chứa rất tốt.
Dưới đây là lần lượt các bước tiền xử lý ảnh(bước
này chạy từ 30 đến 40 phút) và quy trình giải đoán
ảnh (hết 5 phút để giải đoán, 30 phút để cập nhật
vào Cơ sở dữ liệu và gần hai phút để tính diện tích
các hồ chứa của cảnh ảnh được cập nhật.
2.3. Thuật toán giải đoán ảnh
a) Lọc các điểm ảnh là nước
Đối với các điểm ảnh là nước thì giá trị tán
xạ ngược thu được là yếu do hiện tượng tán xạ
gương. Trong phần mềm Snap Desktop tạo
Band Maths với giá trị tán xạ ngược thường ở
mức nhỏ hơn hoặc bằng -20 để lọc các điểm ảnh
là nước ra từ phân cực Sigma0_VH_db. Ngôn
ngữ lập trình Java được sử dụng để lập trình giải
đoán ảnh vệ tinh dựa trên lõi thư viện Snap
Engine mà ESA cung cấp. Trong quá trình giải
đoán các điểm ảnh là nước có một số khó khăn
cần giải quyết sau:
Hình 1. Hồ Krông-Buk Hạ lọc với giá trị
dB<=-23
Hình 2. Hồ Krông-Buk Hạ lọc với giá trị
dB<=-16
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 65 (6/2019)
158
Khó khăn thứ nhất là ảnh radar bị nhiễu bởi
Trong bước này cần lựa chọn giá trị dB theo
bóng địa hình, giá trị tán xạ ngược tại các sườn từng bức ảnh chụp sao cho thu nhận được nhiều
núi không thu nhận được nên rất dễ bị lẫn với nhất các điểm ảnh là nước và không có điểm ảnh
giá trị tán xạ ngược của nước. Dưới đây là minh nào của bóng địa hình chạm vào vùng điểm ảnh là
họa hình ảnh hồ Krông-Buk Hạ được lọc với mặt nước hồ. Như với bức ảnh này phép lọc có
các giá trị dB khác nhau.
biểu thức giá trị dB <= -19, có thể thấy trên hình 3
Như hình vẽ nếu giá trị dB lọc các điểm ảnh vẫn có nhiều điểm ảnh là nước nhưng lại có giá trị
chắc chắn là nước thì sẽ loại bỏ hết nhiễu nhưng dB > -19 được khoanh với viền màu đen và các
cũng xóa mất nhiều điểm ảnh là nước có giá trị điểm ảnh bị nhiễu được khoanh với viền màu
dB cao hơn -23 (cây ngập nước ven bờ,…), gây trắng. Tất cả các điểm ảnh không phải là nước gây
ra hiện tượng kết quả mặt hồ giải đoán ra có mặt ra nhiễu sẽ được loại bỏ, kết quả đầu ra sẽ đưa vào
rỗ, ngược lại nếu dB nhỏ hơn -16 thì sẽ nhận tiến hành chữa các điểm ảnh là nước nhưng bị loại
biết được tốt hơn các điểm ảnh là nước nhưng ở bước lọc trên. Kết quả cuối cùng là hình ảnh giải
lại lẫn cả với bóng của địa hình.
đoán hồ Krông-Buk Hạtrong hình 4.
Hình 4. Hồ Krông-Buk Hạ sau khi tiến hành
lọc nhiễu và chữa điểm ảnh
Hình 3. Hồ Krông-Buk Hạ lọc với giá trị
dB<=-19
Khó khăn thứ hai là thời gian xử lý dữ liệu PostgreSQL và module mở rộng PostGIS được
phải trong thời gian ngắn. Mỗi cảnh ảnh sử dụng để lưu trữ các điểm ảnh. Thời gian cập
Sentinel-1 có trên 600 triệu điểm ảnh (trục x có nhật kết quả giải đoán hết khoảng 30 phút cho
khoảng 29000 điểm ảnh, trục y có khoảng trên mỗi cảnh ảnh.
22000 điểm ảnh). Để xử lý này có thể chia ảnh
thành 20 mảnh nhỏ, mỗi mảnh sẽ có khoảng 30
triệu điểm ảnh, toàn bộ các điểm ảnh này sẽ
được đọc và lưu vào mảng một chiều để xử lý
thay vì là mảng hai chiều. Với thuật toán xây
dựng, thực thi trên máy tính laptop có cấu hình
Xeon E3-1505M, RAM 32Gb, ổ cứng SSD, thời
gian xử lý là khoảng 5 phút để lọc các điểm ảnh
là nước của 53 hồ chứa thuộc cảnh ảnh.
Khó khăn thứ ba là phải thiết lập được mối
quan hệ giữa các nhóm điểm ảnh để phân loại
những điểm ảnh nào là của hồ chứa nào được
giải đoán.
Hình 5. Kết quả giải đoán được cập nhật
đầy đủ lên Cơ sở dữ liệu
b) Cập nhật các điểm ảnh vào Cơ sở dữ liệu
Hệ quản trị Cơ sở dữ liệu quan hệ đối tượng
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 65 (6/2019)
159
c) Loại bỏ nhiễu và tính diện tích mặt
thoáng của hồ chứa
2.4. Xác định Z ~ F ~ W
a) Xây dựng đường đặc tính diện tích mặt
nước hồ (Z-F)
Sau khi loại các nhiễu ở bước 2.2 tiến hành
cập nhật vào Cơ sở dữ liệu thì một số trường
hợp vẫn còn nhiễu do tổng diện tích của nhiễu
lớn hơn ngưỡng lọc. Do đó ở bước này cần loại
bỏ nhiễu và xác định các nhóm điểm ảnh nào là
của cùng một hồ chứa. Ví dụ như kết quả giải
đoán hồ thủy điện Đăk Tik giải đoán ngày 21-
09-2016 từ ảnh Sentinel-1 thì nhóm điểm ảnh là
nhiễu được đánh dấu trên hình vẽ, còn các nhóm
điểm ảnh (1), (2) và (3) đều là thuộc hồ chứa
Đăk Tik mặc dù ba nhóm điểm ảnh trên không
có kết nối với nhau.
Dựa vào số liệu mực nước hồ được đo thủ
công hoặc đo tự động từ trạm quan trắc ứng với
ngày giải đoán ảnh được thu thập, tiến hành xây
dựng quan hệ Z-F dựa vào tập hợp các cặp giá
trị mực nước hồ và diện tích mặt hồ được giải
đoán từ ảnh.
b) Xây dựng đường đặc tính dung tích hồ
Để tích thể tích của một hình bất kỳ, người ta
sử dụng tích phân để tính:
Để loại bỏ nhiễu từng nhóm điểm ảnh được
tính diện tích, sau đó tính phần trăm tỷ lệ diện
tích của từng nhóm điểm ảnh với diện tích của
nhóm điểm ảnh lớn nhất nếu lớn hơn một phần
trăm thì giữ lại. Diện tích mặt thoáng sẽ bằng
tổng của diện tích của từng nhóm điểm ảnh.
Diện tích của mỗi nhóm điểm ảnh bằng số
lượng điểm ảnh nhân với diện tích của từng
điểm ảnh (bằng 9.8716102 * 9.8716102). Độ
phân giải của ảnh Sentinel-1 là 9.8716102 mét.
trong đó, x là chiều cao của mực nước nằm
trong khoảng [a, b] với a là mực nước thấp
nhấtvà b là mực nước cao nhất trong khoảng
thời gian có dữ liệu.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Kết quả của nhóm nghiên cứu là phương
pháp xác định diện tích mặt nước hồ từ ảnh viễn
thám và đã áp dụngđể xây dựng 64 đường đặc
tính lòng hồcho 64 hồ chứa vùng Tây nguyên.
Kết quả áp dụng thử nghiệm đã được kiểm
chứng theoba phương pháp sau:
- Đi thực địa thu thập vị trí GPS đường mép
nước của hồ chứa tại thời điểm có ảnh chụp.
- Xây dựng đường đặc tính diện tích mặt hồ
chứa cho các hồ chứa đã có đường đặc tính
được xây dựng từ khi xây dựng hồ. So sánh kết
quả giữa hai đường đặc tính trên.
- Chồng xếp kết quả giải đoán ảnh radar
Sentinel-1 lên các nguồn ảnh vệ tinh có độphân
giải siêu cao của Google Earth và một số ảnh vệ
tinh siêu cao có phí khác tại cùng thời điểm để
đánh giá.
3.1. Đường đặc tính diện tích mặt nước hồ
Krông-Buk Hạ (huyện Krông Păk, Đăk Lăk)
Dưới đây là các bảng kết quả và đồ thị diễn
biến đường đặc tính diện tích hồ so sánh kết quả
giữa bảng tra được xây dựng sẵn của hồ và kết
quả diện tích được giải đoán từ ảnh Sentinel-1.
Hình 6. Hồ Đăk Tik giải đoán
ngày 21-09-2016 từ ảnh Sentinel-1
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 65 (6/2019)
160
Bảng 1. Bảng so sánh diện tích mặt hồ từ kết quả giải đoán ảnh và từ bảng tra
diện tích mặt hồ Krông-Buk Hạtừ nguồn: thuyloivietnam.vn
Mực nước hồ Diện tích mặt hồ
Diện tích mặt hồ
giải đoán (km2)
Diện tích hồ từ
bảng tra (km2)
Thời điểm
chụp ảnh
15/8/2016
3/8/2016
(m)
giải đoán (m2)
6069300
473.751
473.795
473.837
474.434
474.661
475.366
475.748
476.906
477.708
477.976
478.384
479.115
479.686
479.709
480.242
480.803
481.591
482.434
482.503
482.699
483.002
483.27
6.069
5.048
6021940
5872550
5946030
6229210
6705640
6251430
7482400
7934080
7085010
8456010
8399690
8920750
8200110
8982430
8771360
9924170
10531500
9866580
10256200
10538600
10585400
10532200
6.022
5.873
5.946
6.229
6.706
6.251
7.482
7.934
7.085
8.456
8.400
8.921
8.200
8.982
8.771
9.924
10.532
9.867
10.256
10.539
10.585
10.532
5.048
5.049
5.535
5.538
6.235
6.240
6.693
7.291
7.295
7.786
8.362
8.372
8.372
9.195
9.205
9.852
10.489
10.491
10.495
11.130
11.136
11.140
27/8/2016
8/9/2016
10/7/2016
28/6/2016
20/9/2016
23/5/2016
11/5/2016
2/10/2016
29/4/2016
17/4/2016
5/4/2016
14/10/2016
24/3/2016
26/10/2016
29/2/2016
5/2/2016
7/11/2016
25/12/2016
12/1/2016
1/12/2016
13/12/2016
483.438
Web Mercator và xếp chồng lên ảnh quang học
có độ phân giải siêu cao của Google Earth Pro
chụp ngày 27/03/2016 để kiểm chứng kết quả
giải đoán.
3.2. Đường đặc tính diện tích mặt nước hồ
Ea Soup Hạ(huyện Ea Soup, Đăk Lăk)
Kiểm tra kết quả giải đoán các điểm ảnh của
hồ chứa Ea Soup Hạ so với ảnh độ phân giải
siêu cao của Google Earth Pro vào cùng thời
gian. Kết quả giải đoán ngày 24/03/2016 được
xuất ra định dạng chuẩn shapefile, sau đó được
chuyển hệ quy chiếu từ VN2000 múi 6 độ về hệ
Hình 7. Kết quả chồng lớp giữa lớp giải đoán
từ ảnh vệ tinh và bản đồ Google tại thời điểm
cách nhau một ngày chụp
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 65 (6/2019)
161
Từ hình 7, có thể thấy kết quả giải đoán ảnh dựa vào kết quả giải đoán ảnh vệ tinh
radar Sentinel-1 có độ phân giải cao là chính Sentinel-1. Trên cơ sở này có thể triển khai
xác so với ảnh quang học có độ phân giải siêu xây dựng nhanh chóng đường đặc tính lòng hồ
cao tại hai thời điểm cách nhau 3 ngày.
cho các hồ chứa chưa có đường đặc tính lòng
hồ trên toàn quốc phục vụ công tác chỉ đạo
4. KẾT LUẬN
Bài báo đã trình bày cách tiếp cận, phương điều hành vận hành điều tiết hồ chứa trong
pháp xử lý và kết quả bước đầu trong việc mùa lũ và cấp nước cho các ngành kinh tế
nghiên cứu, xây dựng đường đặc tính hồ chứa trong mùa kiệt.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trường Đại học Thủy lợi, (2015), Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10778:2015 về Hồ chứa - Xác định
các mực nước đặc trưng.
Wenbo Li, Ying Qin, Youqiang Sun, He Huang, Yulin Ding. (2016), Estimating the relationship
betweendam water level and surface water area for the Danjiangkou Reservoir using Landsat
remotesensing images, Tạp chí Remote Sensing Letters tháng 2/2016, Tr 121-130.
F. Baup, F. Frappart, J. Maubant. (2014), Combining high-resolution satellite images and altimetry
to estimate the volume of small lakes. Tạp chí Earth System Science ngày 27/05/2014.
Abstract:
A NEW APPROACH TO DATA PROCESSING OF SENTINEL-1
RADAR REMOTE SENSING IMAGE ON THE ESTABLISHMENT
OF RESERVOIR CHARACTERISTIC CURVE
The article introduces a new approach on using Sentinel-1 Synthetic Aperture Radar (SAR) images
in the new establishment of reservoir characteristic curve, and the calibration of existing reservoir
characteristic curves for reservoirs with the capacity of over one million m3 in Tay Nguyenregion.
The article introduces backscattering characteristics of radar image polarizations on several dry,
moist, and wetlands; Sentinel-1 image preprocessing steps, issues encountered in the establishment
of image interpretation algorithms. Research result of the article is the premise to complete the
establishment solution of reservoir characteristic curves from free satellite images and facilitate
new solutions for requirements such as flood mapping, water resource inventory, etc. in real time.
Keywords: Remote sensing, Sentinel-1, Reservoirs, Reservoir surface area characteristic curve,
Reservoir capacity characteristic curve.
Ngày nhận bài:
16/5/2019
Ngày chấp nhận đăng: 19/6/2019
KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 65 (6/2019)
162
8 trang
12/01/2024
14540
Free
Bạn đang xem tài liệu "Cách tiếp cận mới xử lý dữ liệu ảnh viễn thám Radar Sentinel-1 vào việc xây dựng đường đặc tính hồ chứa", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- cach_tiep_can_moi_xu_ly_du_lieu_anh_vien_tham_radar_sentinel.pdf
