Sử dụng ảnh ALOS PALSAR để xây dựng mô hình thay đổi hệ số tán xạ phản hồi ở vùng Tonle Sap, Campuchia

Nội dung text: Sử dụng ảnh ALOS PALSAR để xây dựng mô hình thay đổi hệ số tán xạ phản hồi ở vùng Tonle Sap, Campuchia

1. T¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 48,10/2014, (Chuyªn ®Ò §o ¶nh – ViÔn th¸m), tr.78-84 SỬ DỤNG ẢNH ALOS PALSAR ĐỂ XÂY DỰNG MÔ HÌNH THAY ĐỔI HỆ SỐ TÁN XẠ PHẢN HỒI Ở VÙNG TONLE SAP, CAMPUCHIA NGUYỄN VĂN TRUNG, PHẠM VỌNG THÀNH, Trường Đại học Mỏ - Địa chất NGUYỄN VĂN KHÁNH, Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP. Hồ Chí Minh Tóm tắt: Lớp phủ mặt đất xung quanh hồ nước ngọt Tonle Sap chịu ảnh hưởng lớn từ sự thay đổi của mực nước trong suốt mùa lũ. Sự ngập lũ của thực phủ và sự tăng độ ẩm đất xảy ra khi mực nước tăng, và thay đổi ngược lại khi nước lũ rút xuống. Tín hiệu phản hồi của ảnh ALOS PALSAR có thể được sử dụng để quan sát được sự thay đổi của các lớp phủ đối với mọi điều kiện của thời tiết trong chu kỳ lũ lụt hàng năm. Bởi vậy một mô hình thay đổi tán xạ phản hồi rađa của các lớp phủ bề mặt được xây dựng trong chu kỳ lũ lụt hàng năm theo sự thay đổi của mực nước. Trong mô hình này, sự thay đổi hệ số tán xạ phản hồi của 6 lớp phủ bề mặt phản ánh tác động của lũ lụt thông qua các tương tác giữa tín hiệu rađa với mỗi loại lớp phủ ở các thời điểm khác nhau trong một chu kỳ lũ lụt. Bên cạnh đó, sự phân cực HH và HV của tín hiệu rađa cũng cho phép tăng cường sự phân biệt các trạng thái thay đổi của các lớp phủ do tác động của lũ lụt ở các thời điểm khác nhau. Một sự thay đổi hệ số tán xạ phản hồi từ -8,4 dB tới -20,6 dB đối với lớp cây bụi vùng thấp tương ứng với sự thay đổi mực nước từ 3,83 m đến 8,06 m. 1. Giới thiệu chung một mùa lũ cũng được sử dụng để tổ hợp màu giả Hệ sinh thái vùng đầm lầy xung quanh hồ nhằm xác định các thay đổi của khu vực đầm lầy Tonle Sap đóng vai trò quan trọng trong phát [8]. Các nghiên cứu trên cho chúng ta thấy tiềm triển kinh tế, giảm nghèo, và bảo tồn sinh học tại năng của kênh L của ảnh rađa cho quan trắc các nước đang phát triển như Camphuchia [1]. Hồ thay đổi bề mặt ở vùng ngập lũ. Tonle Sap nối với sông Mê Kông qua sông Tonle Mục tiêu của bài báo là xây dựng một mô Sap (hình 1a). Trong mùa mưa, nước lũ từ sông hình thay đổi hệ số tán xạ phản hồi theo hàm số Mê Kông chảy vào hồ. Ngược lại, nước từ hồ của giá trị mực nước. Đặc tính phụ thuộc vào thời chảy trở lại sông Mê Kông vào mùa khô. Sự thay gian của hệ số tán xạ phản hồi được tính toán từ đổi vùng ngập nước giữa mùa mưa và mùa khô độ phân cực HH và HV của ảnh ALOS PALSAR. là từ 2 500 km2 đến xấp xỉ 15 000 km2 tương ứng 2. Vùng nghiên cứu và dữ liệu với sự thay đổi mực nước từ 1 m đến 6-9,5 m tùy 2.1. Vùng nghiên cứu thuộc vào lũ lụt từng năm [2]. Sự thay đổi về thủy Vùng nghiên cứu là phần phía Tây-Bắc khu văn này sẽ tác động làm thay đổi các loài động vực lũ lụt Tonle Sap, như hình chữ nhật nét đứt và thực vật trong hệ sinh thái. trong hình 1a. Trạm Kompong Luong cung cấp dữ Dữ liệu rađa được ứng dụng rộng rãi để quan liệu mực nước. Ảnh ALOS PALSAR ghi nhận trắc các đặc tính thay đổi các lớp phủ bề mặt ở trong ngày 17 tháng 1 năm 2007 được hiển thị vùng đầm lầy. Tán xạ phản hồi của rađa rất nhạy trong hình 1b. Địa hình khu vực này được thể hiện cảm với sinh khối, cấu trúc của thực vật, và độ ẩm trong mô hình số địa hình (MHSĐH) (hình 2) có của đất [3-5]. Dữ liệu độ phân cực HH có thể phân độ chính xác về độ cao là 1m. Một bản đồ sử dụng biệt giữa thực vật lũ lụt và thực vật chưa ngập lụt. đất năm 2002 được sử dụng để lựa chọn các vùng Trong khi đó, độ phân cực HV có thể phân biệt quan tâm (ROIs) trong hình 3 [9]. Trong nghiên thực vật lũ lụt và đất ẩm [6]. Một tập hợp ảnh kênh cứu này chúng tôi chỉ chia làm 6 lớp phủ mặt đất L trong suốt 4 năm cũng được sử dụng cho quan theo 2 tiêu chí. Đầu tiên là dựa vào vị trí thuộc vùng trắc động lực của lũ lụt và phân bố không gian của thấp (độ cao dưới 6 m) và vùng cao (độ cao trên các lớp phủ bề mặt ở vùng ngập lũ Amazon [7]. 6 m). Thứ hai là dựa vào đặc tính khác nhau của Ba ảnh JERS-1 tại 3 thời điểm khác nhau trong mỗi loại lớp phủ bề mặt ở vùng cao hoặc vùng thấp. 78
2. Hình 1. a) Vùng lũ lụt Tonle Sap (Kummu[1]); b) cảnh ALOS PALSAR vùng nghiên cứu Bảng 1 thống kê sự phân bố của 6 loại lớp bố rất lớn với độ cao mặt đất từ 1,5-5 m. Trong phủ bề mặt và hình 4 cũng đưa ra mặt cắt ngang khi đó cỏ vùng thấp chỉ cao dưới 1 m, và phân vùng ngập lũ. Theo bảng 1 thì phân bố của nhóm bố trộn lẫn trong phạm vi của cây bụi vùng thấp 1 bao gồm rừng vùng thấp, cây bụi vùng thấp, và trong hình 3. Nhóm 2 bao gồm cây bụi vùng cao, cỏ vùng thấp. Chiều cao của rừng vùng thấp từ cỏ vùng cao và vùng nông nghiệp chủ yếu trồng 6-12 m, phân bố gần mép nước hồ nhất [10]. Cây lúa. bụi vùng thấp cao từ 3-6 m, và có phạm vi phân Hình 2. Mô hình số địa hình (MHSĐH) Hình 3. Bản đồ sử dụng đất 2002, của vùng nghiên cứu (Nguồn: MRC) 1:100 000 [9], và các ROIs 79
3. Bảng 1. Phân bố của 6 loại lớp phủ bề mặt ở khu vực vùng lũ lụt Tonle Sap Loại lớp phủ Chiều cao cây Khoảng cách tới Khoảng độ bề mặt trung bình (m) mép nước Hồ (km) cao (m) Rừng vùng thấp 6 - 12 0,2 - 2 30 7 - 11 Hình 4. Phân bố của các loại thực vật ở vùng lũ lụt Tonle Sap (Balzer et al.[11]) 2.2. Dữ liệu thực nghiệm lưỡng cực (độ phân giải 30 m) ghi nhận ảnh trong Dữ liệu PALSAR bao gồm 22 cảnh thu nhận mùa mưa. Sự giảm độ phân giải không gian để từ năm 2007 đến năm 2010 (bảng 2). Dữ liệu bao tăng cường độ phân cực là để phân biệt tốt hơn gồm 2 kiểu phân cực: HH đơn cực (độ phân giải các lớp phủ bề mặt dưới tác động của nước lũ 15 m) ghi nhận ảnh trong mùa khô và HH+HV trong mùa mưa. Bảng 2. Thời gian thu nhận của 22 cảnh PALSAR và mực nước tương ứng Mực nước Kiểu Mực nước Số Ngày thu nhận Kiểu (phân cực) Số Ngày thu nhận (m) (phân cực) (m) 1 14 Jan. 2007 FBS (HH) 3,87 12 03 Sep. 2008 FBD (HH+HV) 7,11 2 01 Mar. 2007 FBS (HH) 1,56 13 19 Oct. 2008 FBD (HH+HV) 8,06 3 17 Jul. 2007 FBD (HH+HV) 2,58 14 04 Dec. 2008 FBS (HH) 6,83 4 01 Sep. 2007 FBD (HH+HV) 5,57 15 19 Jan. 2009 FBS (HH) 4,32 5 17 Oct. 2007 FBD (HH+HV) 7,98 16 22 Jul. 2009 FBD (HH+HV) 3,77 6 02 Dec. 2007 FBD (HH+HV) 6,75 17 22 Oct. 2009 FBD (HH+HV) 8,49 7 17 Jan. 2008 FBS (HH) 3,94 18 22 Jan. 2010 FBS (HH) 3,39 8 03 Mar. 2008 FBS (HH) 1,02 19 09 Mar. 2010 FBS (HH) 1,45 9 18 Apr. 2008 FBS (HH) 1,34 20 25 Jul. 2010 FBD (HH+HV) 0,96 10 03 Jun. 2008 FBD (HH+HV) 2,26 21 25 Oct. 2010 FBD (HH+HV) 6,84 11 19 Jul. 2008 FBD (HH+HV) 4,11 22 10 Dec. 2010 FBD (HH+HV) 5,33 3. Phương pháp thực nghiệm 3.1. Xử lý ảnh PALSAR Tất cả các ảnh PALSAR ở dạng thô được xử lý thành dạng dữ liệu SLC. Kết quả hệ số tán xạ phản hồi (γº) được tính toán với sự hiệu chỉnh các tham số như sau [12]: 2 2 10log10 I Q CF A  0 cos( ) ở đây: I và Q là phần thực và ảo; CF là tham số hiệu chỉnh cho PALSAR (-83 dB), A là tham số chuyển đổi (32.0 dB); α là góc chiếu tại mỗi pixel. 80
4. Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng - 13 ROIs được lựa chọn ở vùng thấp. Bao phần mềm Gamma để tính toán hệ số tán xạ gồm 3 ROIs đại diện cho lớp rừng ở vùng thấp, phản hồi theo công thức trên. Cả 2 kiểu phân 5 ROIs cho lớp cây bụi ở vùng thấp, và 5 ROIs cực được hiệu chỉnh hình học sử dụng MHSĐH đặc trưng cho lớp cỏ ở vùng thấp. để làm giảm các sai số đo địa hình gây ra và - 15 ROIs ở vùng cao. Trong đó 4 ROIs được chuyển về cùng hệ tọa độ với MHSĐH. Ảnh lựa chọn cho lớp cây bụi ở vùng cao, 5 ROIs rađa là thường bị nhiễu, và hệ số tán xạ phản tương ứng với lớp cỏ ở vùng cao, và 6 ROIs đại hồi của mỗi lớp phủ là rất không đồng nhất. Để diện cho lớp nông nghiệp. giảm nhiễu, một phương pháp lọc trung vị với 3.3. Đặc tính của tán xạ phản hồi đối với các cửa sổ 7x7 pixel được sử dụng để giảm bớt lớp thực phủ nhiễu. a) Các loại tán xạ phản hồi 3.2. Xác định vùng quan tâm (ROIs) Tại khu vực nghiên cứu có 3 loại tán xạ phản Các cảnh PALSAR sau xử lý và bản đồ sử hồi bao gồm: tán xạ bề mặt đất, nước hoặc thực dụng đất được sử dụng để lựa chọn 28 vùng quan vật (hình 5a); tán xạ khối bao gồm các tán xạ bên tâm cho 6 lớp phủ bề mặt tại vùng nghiên cứu trong tán cây (hình 5b); và phản xạ 2 lần từ 2 bề trong hình 3. Diện tích mỗi vùng quan tâm xấp mặt thông thường là bề mặt đất hoặc nước và xỉ 1 km2. Các ROIs phân bố như sau: thân cây thẳng đứng (hình 5c). a) b) c) Hình 5. Các loại tán xạ phản hồi: a) tán xạ bề mặt; b) tán xạ khối; và c) phản xạ 2 lần Các bề mặt trong khu vực nghiên cứu bao bước sóng dài như kênh L. Ở khu vực nghiên cứu gồm đất khô, đất ướt, nước, thực vật chưa ngập trong phần lớn các trường hợp tán xạ phản hồi lụt, thực vật ngập lụt sẽ có tương tác khác nhau HH thường mạnh hơn tán xạ phản hồi HV. Tuy đối với sóng rađa kênh L. Các loại bề mặt này sẽ nhiên, khi chỉ còn tán cây nổi trên mặt nước thì không chỉ bao gồm 3 tán xạ riêng lẻ mà còn kết tán xạ phản hồi HH chỉ xấp xỉ tán xạ phản hồi hợp giữa chúng tạo ra tán xạ phản hồi kết hợp. HV thậm chí thấp hơn do thành phần tán xạ phản Quá trình tán xạ phụ thuộc vào bước sóng sử hồi HH từ thân cây và bề mặt phía dưới giảm đi, dụng vì khả năng xuyên qua lớp phủ thực vật ở trong khi thành phần tán xạ phản hồi HV chiếm các bước sóng là ở mức độ khác nhau. Ngoài ra tỉ lệ lớn trong tán xạ khối ở tán cây. còn phụ thuộc vào bản chất của lớp thực phủ như c) Phụ thuộc vào đặc tính và vị trí của các loại cỏ, cây bụi, rừng cây cao và sự phân bố ở vùng thực vật đất thấp hay cao gây ra sự ngập lụt sớm hay Các loại thực vật khác nhau về độ dày tán lá, muộn trong chu kỳ ngập lụt. Đặc biệt, phản xạ 2 độ cao thân cây và phân bố ở độ cao mặt đất khác lần đối với bề mặt nước và thân cây cao hoặc nhau (bảng 1, hình 4). Do vậy trong điều kiện mực ngược lại trong thời điểm ngập lụt dưới tán cây nước thay đổi sẽ ảnh hưởng tới sự thay đổi của cả sẽ cung cấp tán xạ phản hồi mạnh hơn các loại 3 loại tán xạ phẩn hồi, và cũng thay đổi đối với cả tán xạ khác. Đây cũng là dấu hiệu rất tốt để nhận hai phân cực HH và HV. Ví dụ, tán xạ khối của biết sự ngập lụt dưới tán cây mà các phương pháp cây rừng và cây bụi sẽ lớn hơn cỏ. Phản xạ 2 lần sử dụng dữ liệu viễn thám quang học không nhận của cây rừng sẽ lớn hơn cây bụi và cỏ. Sự phân bố biết được. thực phủ ở vùng cao sẽ chịu tác động của lũ lụt b) Phụ thuộc vào độ phân cực muộn hơn là ở vùng thấp, do vậy sự thay đổi tán Ảnh hưởng của độ phân cực là do tán xạ ở xạ cũng phụ thuộc thời gian trong chu kỳ lũ lụt tán cây khác với tán xạ ở thân cây đối với rađa đối với các vùng có độ cao khác nhau. 81
5. 3.4. Xây dựng mô hình thay đổi tán xạ phản hồi Trong một chu kỳ lũ lụt, quá trình mô hình hóa được mô tả như sau trong hình 6. Mực nước hàng ngày Bản đồ sử dụng đất và MHSĐH ALOS PALSAR Mô hình thay đổi mực nước hàng năm Mô hình thay đổi tán xạ phản hồi Hình 6. Quá trình xây dựng mô hình thay đổi hệ số tán xạ phản hồi theo mực nước Dữ liệu mực nước hàng trong 4 năm được làm của mùa khô, hệ số tán xạ phản hồi tăng trở lại lý xấp xỉ với hàm số bậc 4 với hệ số xác định do khi mực nước tăng thì tín hiệu phản hồi 2 lần R2=0,99 để nhận được mô hình thay đổi mực nước tăng trở lại. Sự giảm này trễ hơn đối với cây bụi trong hình 6 (đường màu đen liền nét). Bởi vì các vì chúng khác nhau về sinh khối và độ cao bề hệ số tán xạ phản hồi của PALSAR nhận được mặt. Ví dụ, sự thay đổi hệ số tán xạ phản hồi của như 1 chuỗi thời gian trong 4 năm, các giá trị này rừng và cây bụi là 1,3 dB nhưng thay đổi là cho cả phân cực HH và HV phải được sắp xếp lại 2,4 dB cho lớp cỏ. Tán xạ phản hồi phân cực HH theo mực nước. Rồi xấp xỉ gần nhất bởi hàm là luôn mạnh hơn HV do phản xạ 2 lần của phân spline với sai số 1 (độ lệch chuẩn) trong Hình cự HH lớn hơn HV. 7 với đường liền nét cho phân cực HH và đường - Giai đoạn sớm của mùa mưa (mực nước đứt nét cho phân cực HV. tăng từ 4 m đến 8 m), tương ứng với sự giảm 4. Kết quả và thảo luận nhanh của giá trị tán xạ phản hồi. Sự thay đổi này Hệ số tán xạ phản hồi đo đạc và tính toán từ được giải thích rằng khi mực nước dâng cao đến ROIs chỉ ra rằng giá trị này cho phân cực HH tán cây hoặc nhấn chìm toàn bộ cây thì phản xạ từ thường lớn hơn 0 đến 3 dB so với giá trị ở phân bề mặt nước sẽ thay thế dần tín hiệu phản hồi. cực HV. Sự khác biệt này là do sự chiếm ưu thế Trong trường hợp đặc biệt, nước lũ là khó có thể cả các loại tán xạ phản hồi đối với phân cực HH ngập hoàn toàn rừng ở vùng thấp với chiều cao hoặc HV. Hình 7 cung cấp tán xạ phản hồi của lớn. Vì vậy giá trị tán xạ phản hồi ở rừng vùng cây bụi ở vùng cao đối với phân cực HH lớn hơn thấp sẽ cao hơn ở cây bụi và cỏ ở vùng thấp. Khi HV khi nước lũ chưa dâng lên đến nơi, nhưng tán chỉ còn tán cây nổi trên mặt nước, tán xạ khối sẽ xạ phản hồi của HV là dần cân bằng với tán xạ chiếm ưu thế vì vậy dẫn đến tán xạ phản hồi phân phản hồi của HH khi mực nước dâng lên hết thân cực HH là xấp xỉ HV đối với cây bụi hoặc cỏ ở cả cây. Điều này đã được giải thích ở mục 3c. vùng thấp và vùng cao. Các lớp phủ bề mặt vùng thấp chịu tác động - Giai đoạn muộn của mùa mưa (mực nước của lũ lụt sớm hơn do nằm ở độ cao dưới 6 m. Hệ giảm từ 8 m xuống 4 m), ngược lại giai đoạn sớm số tán xạ phản hồi trong cả mùa khô và mùa mưa của mùa mưa, trong giai đoạn này hệ số tán xạ được chia làm 4 giai đoạn như trong hình 7: phản hồi tăng trở lại. Khi mực nước giảm dần, - Giai đoạn sớm của mùa khô (mực nước phản xạ 2 lần của tín hiệu tăng trở lại ngược với giảm từ 4 m xuống 1 m), hệ số tán xạ phản hồi ít giai đoạn sớm của mùa mưa. Tuy nhiên sự tăng thay đổi (giảm từ 1 đến 4 dB) bởi vì mực nước và giảm của hệ số tán xạ phản hồi của 2 giai đoạn giảm đến mức nhỏ nhất và phản xạ 2 lần của tín này là không hoàn toàn đối xứng do sự thay đổi hiệu phản hồi bị giảm trong giai đoạn này cho tất của mực nước không hoàn toàn tỷ lệ thuận với cả các lớp phủ bề mặt vì bề mặt nước và đất ẩm khoảng thời gian. được thay thế dần bằng bề mặt đất khô. Nhìn chung, hệ số tán xạ phản hồi của 3 lớp - Giai đoạn muộn của mùa khô (mực nước phủ (rừng, cây bụi và cỏ) ở vùng thấp đều giảm tăng từ 1 m đến 4 m), ngược lại giai đoạn sớm từ -7,6 dB, -8,4 dB và -11,4 dB xuống -11,1 dB, 82
6. -20,6 dB, và -18,9 dB khi mực nước tăng từ 4 m lần lượt là 13,5 dB và 18,7 dB. Sự khác biệt giữa đến 8 m đối với phân cực HH, xu hướng giảm hệ sự thay đổi hệ số tán xạ phản hồi của rừng so với số tán xạ phản hồi này đối với phân cực HV là hệ số tán xạ của cây bụi và cỏ được giải thích giống HH nhưng giá trị nhỏ hơn 0-3 dB (Hình 7). rằng khi mực nước tăng dần thì cỏ và cây bụi với Sự khác nhau của hệ số tán xạ phản hồi giữa cây chiều cao thấp (1 – 6 m) bị ngập từng phần hoặc thân gỗ (rừng) và cây không phải thân gỗ (cỏ và hoàn toàn sớm hơn nên tán xạ khối và phản xạ cây bụi) là do ảnh hưởng của tán xạ khối và phản bề mặt nước chiếm ưu thế (hệ số tán xạ phản hồi xạ 2 lần phía trên bề mặt đất hoặc nước. Sự khác thấp) dẫn đến sự thay đổi hệ số tán xạ phản hồi nhau lớn nhất của hệ số tán xạ phản hồi giữa 2 là lớn, trong khi đó rừng có chiều cao lớn hơn (6 mùa đối với rừng vùng thấp là 5.1 dB. Trong khi – 12 m) chỉ bị ngập dưới tán cây thậm chí cả ở đó, sự khác nhau lớn nhất của hệ số tán xạ phản thời điểm ở đỉnh lũ nên tán xạ 2 lần vẫn tồn tại hồi giữa 2 mùa đối với cây bụi và cỏ ở vùng thấp do đó sự thay đổi hệ số tán xạ phản hồi là nhỏ. Hình 7. Mô hình thay đổi hệ số tán xạ phản hồi theo mực nước cho 6 lớp phủ bề mặt Ba lớp phủ ở vùng cao (trên 6m) ảnh hưởng một loại thực vật. Trong khi sự thay đổi về đặc bởi lũ lụt muộn hơn trong hình 7. Hệ số tán xạ tính tán xạ phản hồi cho phép phân biệt tốt giữa phản hồi của lớp cây bụi ở vùng cao là cao hơn cây bụi vùng thấp và cao, thì tán xạ phản hồi của cây bụi ở vùng thấp, thậm chí cả rừng ở vùng lớp cỏ ở 2 vùng lại giống nhau khi mực nước cao thấp trừ giai đoạn gần đỉnh lũ. Hệ số tán xạ phản hơn 7 m. Kết quả này nói lên rằng hệ số tán xạ hồi thấp nhất và cao nhất của lớp cây bụi ở vùng phản hồi của lớp cỏ là phụ thuộc vào hàm lượng cao lần lượt là -5,1 dB và -15,2 dB đối với phân nước trong đất, và rất nhạy cảm với sự tăng của cực HH. Thời điểm thay đổi hệ số tán xạ phản mực nước bởi vì chiều cao của cỏ rất thấp. Hệ số hồi của lớp cây bụi ở vùng cao tương ứng với tán xạ phản hồi của vùng nông nghiệp cũng mực nước 7 m, trong khi thời điểm này cho lớp giống với giá trị này của cỏ ở vùng cao khi mực cây bụi ở vùng thấp là 4 m. Điều này cho thấy nước trên 7m, nhưng thấp hơn trong mùa khô. rằng tác động của lũ lụt được thể hiện một cách Vùng nông nghiệp phụ thuộc nhiều vào sự cung rõ ràng thông qua sự thay đổi của hệ số tán xạ cấp nước bởi con người, và sự thay đổi cũng do phản hồi đối với vị trí cao hoặc thấp của cùng kế hoạch trồng trọt, các giai đoạn phát triển của 83
7. cây nông nghiệp, và thời điểm thu hoạch. Do đó evaluation of the ALOS PALSAR L-Band rất khó có thể so sánh giữa lớp cỏ ở vùng cao và backscatter-Above ground biomass relationship lớp nông nghiệp. Queensland, Australia: Impacts of surface 5. Kết luận moisture condition and vegetation structure," Trong bài báo này, mô hình thay đổi hệ số IEEE J. Sel. Topics Appl. Earth Observ. Remote được xây dựng cho 6 lớp phủ bề mặt ở vùng lũ Sens. (JSTARS), vol. 3, pp. 576-593. lụt Tonle Sap. Kết quả chỉ ra rằng sự thay đổi hệ [4]. L. Hess, J. Melack, and D. Simonet, 1990. số tán xạ phản hồi trong 2 mùa là phụ thuộc vào Radar detection of flooding beneath the forest vị trí địa lý, đặc tính của mỗi loại thực vật, mực canopy: A review. Int. J. Remote Sens., vol. 11, nước thay đổi, và độ phân cực của dữ liệu ảnh p. 1313−1325. rađa. [5]. R. Prakash, D. Singh, and N. P. Pathak, Nhìn chung, mô hình cho thấy hệ số tán xạ 2012. A fusion approach to retrieve soil moisture phản hồi đối với phân cực HH lớn hơn hệ số tán with SAR and optical data. IEEE J. Sel. Topics xạ phản hồi đối với phân cực HV từ 1 đến 3 dB. Appl. Earth Observ. Remote Sens. (JSTARS), Tuy nhiên, trong trường hợp nước lũ vươn đến vol. 5, pp. 196-206. tán cây thì hệ số tán xạ phản hồi của cả 2 phân [6]. L. Hess, J. Melack, S. Filoso, and Y. Wang, cực là xấp xỉ nhau. 1995. Delineation of inundated area and Mô hình cũng đưa ra sự thay đổi hệ số tán xạ vegetation along the Amazon floodplain with the phản hồi lớn nhất của lớp cây bụi vùng cao là SIR-C synthetic aperture radar. IEEE Trans. 6,6 dB tương ứng với sự thay đổi mực nước từ Geosci. Remote Sensing, vol. 33, p. 896−904. 6,5 m tới 8 m. Trong khi đó, sự thay đổi hệ số tán [7]. J. Martinez and T. Le Toan, 2007. Mapping xạ phản hồi lớn nhất của lớp cây bụi vùng thấp of flood dynamics and spatial distribution of là từ 14,9 dB tương ứng với sự thay đổi mực vegetation in the Amazon floodplain nước từ 4 m tới 8 m. usingmultitemporal SAR data. Remote Sens. Đối với lớp rừng ở vùng thấp, sự thay đổi lớn Environ., vol. 108, p. 209−223. nhất chỉ là 5,1 dB do phản xạ 2 lần của tín hiệu [8]. A. K. Milne and I. J. Tapley, "Change chiếm ưu thế trong suốt quá trình mực nước dâng detection analysis in wetlands using JERS-1 lên tới đỉnh lũ và rút xuống. Trong khi đó, sự radar data: Tonle Sap Great Lake," in khác nhau lớn nhất của hệ số tán xạ phản hồi giữa International Workshop on the Analysis of 2 mùa đối với cây bụi và cỏ ở vùng thấp lần lượt Multi-Temporal Remote Sensing Images, IEEE là 13,5 dB và 18,7 dB. Conferences, 2005, pp. 146-150. Kết quả của mô hình góp phần xác định sự thay [9]. CSEAS/ASAFAS-Kyoto University, đổi diện tích của mỗi lớp phủ bề mặt nhằm phục vụ "Cambodian Land Use," ed. quản lý tác động của lũ lụt trong tương lai. u.ac.jp/song/base.html., 2002. [10]. J. A. McDonald, P. Bunnat, P. Virak, and L. Bunton, 1997. Plant communities of the Tonle TÀI LIỆU THAM KHẢO Sap Floodplain. [11]. T. Balzer, P. Balzer, and S. Pon, 1986. [1]. M. Kummu and J. Sarkkula, 2008. Impact of Traditional use and availability of aquatic the Mekong River flow alteration on the Tonle biodiversity in rice-based ecosystems, Kampong Sap flood pulse. A Journal of the Human Thom Province, Kingdom of Cambodia. FAO, Environment, vol. 37, pp. 185-192. Rome, Italy. [2]. Y. Araki, Y. Hirabuki, D. Powkhy, S. [12]. M. Shimada, O. Isoguchi, T. Tadono, and Tsukawaki, R. Rachna, M. Tomita, et al., 2007. K. Isono, 2009. PALSAR radiometric and Forest environments in the Mekong river basin. geometric calibration. IEEE Trans. Geosci. ed, 2007, pp. 281-294. Remote Sensing, vol. 47, pp. 3915 – 3932. [3]. R. Lucas, J. Armston, R. Fairfax, R. (xem tiếp trang 69) Fensham, A. Accad, J. Carreiras, et al., 2010. An 84
8. SUMMARY Using ALOS PALSAR data for constructing a backscattering coefficient variation model for the floodplain Tonle Sap, Cambodia Nguyen Van Trung, Pham Vong Thanh, University of Mining and Geology Nguyen Van Khanh, HCM University of Natural Resources and Environment The land cover around in the Tonle Sap floodplain, Cambodia is strongly influenced by varying water levels. The lacustrine landforms and vegetated areas are partly inundated due to increases in the water level. Conversely, they are gradually emerged when the flooding recedes during the dry season. The backscattering coefficients of ALOS PALSAR data can be used to monitor the landcover variation for all weather condition during flooding period. Therefore, a backscattering coefficients variation model with respect to water level was constructed in the annual flooding. In this model, the backscattering coefficients corresponding six landcover classes depics the effects of flooding using interaction between radar signals and land cover classes at different times in the annual flood pulse. The HH and HV polarization of radar signal also permits to improve the distinction between the statuses of landcover classes due to flooding effect. With a backscattering coefficient change from - 8.4 dB to -20.6 dB for lowland shrubs in the flood developing stage, the model result corresponded to a water level change from 3.83m to 8.06 m. 85