Tên đề tài: “Tích hợp mô hình AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS trong xác định cơ cấu mùa vụ và năng suất lúa trên các vùng đất Đồng bằng sông Cửu Long” .

 Tác giả: Trần Thị Hiền, Khóa: 2013

 Chuyên ngành: Khoa học đất;  Mã số: 9620103. Nhóm ngành: Nông - Lâm - Ngư nghiệp

 Người hướng dẫn chính: PGS.TS. Võ Quang Minh, Trường Đại học Cần Thơ.

1. Tóm tắt nội dung luận án

Sử dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý GIS trong giám sát cây trồng cung cấp nhiều thông tin quan trọng cho việc phát triển sản xuất. Đồng thời, năng suất được mô phỏng dựa trên mô hình AquaCrop đã góp phần vào việc xây dựng chính sách đảm bảo an ninh lương thực. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám, GIS kết hợp với mô hình AquaCrop để (1) Theo dõi biến động diện tích canh tác cơ cấu mùa vụ lúa trên các vùng đất khác nhau, khu vực ĐBSCL; (2) Xây dựng phương pháp ước đoán năng suất, sản lượng lúa trên các vùng đất khác nhau dựa trên sự tích hợp mô hình AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS.

Nghiên cứu đã ứng dụng công nghệ viễn thám thông qua sự phân tích biến động giá trị khác biệt thực vật (NDVI) của ảnh MODIS từ năm 2000 đến 2013, khảo sát 400 điểm tại các vùng trồng lúa để theo dõi sự phân bố và đánh giá biến động cơ cấu mùa vụ và xác định khoảng biến động giá trị NDVI của từng mùa vụ trên các tiểu vùng sinh thái ĐBSCL. Mô hình mô phỏng năng suất AquaCrop được sử dụng để mô phỏng năng suất tại 2 điểm thuộc vùng đất phèn và đất phù sa, đồng thời đã tiến hành hiệu chỉnh và kiểm định mô hình cho phù hợp với năng suất thực tế.

Kết quả nghiên cứu đã xây dựng được thang biến động giá trị NDVI cho các kiểu sử dụng điển hình và các cơ cấu mùa vụ chính, xác định được 8 nhóm cơ cấu mùa vụ chính ở ĐBSCL từ năm 2000 đến 2013, sự phân bố cơ cấu mùa vụ chia thành 3 khu vực chính (1) - khu vực đầu nguồn sông Cửu Long chịu ảnh hưởng mạnh của lũ; (2) - khu vực giữa sông Cửu Long chịu ảnh hưởng của lũ nhưng với ít hơn so với khu vực đầu nguồn; (3) khu vực chịu ảnh hưởng của triều biển Đông và biển Tây chịu tác động của xâm nhập mặn và thiếu nước ngọt vào mùa khô. Kết quả đánh giá cho thấy độ tin cậy cao với độ chính xác toàn cục 84,5% và chỉ số kappa là 0,78. Đã xây dựng được phương pháp tích hợp mô hình AquaCrop và ảnh viễn thám MODIS để ước đoán năng suất, sản lượng lúa trong đó các dữ liệu về cây trồng như thời gian xuống giống, thời gian sinh trưởng, độ phủ tán được giải đoán từ ảnh MODIS. Kết quả ứng dụng tại tỉnh An Giang đã xây dựng bản đồ năng suất lúa các vụ Đông Xuân 2012 – 2013, Hè Thu 2013 và Thu Đông 2013. Kết quả tính tương quan năng suất dự đoán trung bình theo từng huyện với số liệu thống kê cho thấy hệ số tương quan cao đạt mức ý nghĩa 5% đối với kết quả dự đoán năng suất trung bình vụ Đông Xuân, 1% cho kết quả dự đoán năng suất trung bình vụ Hè Thu, Thu Đông.

2. Những kết quả mới của luận án:

- Xây dựng thang biến động giá trị khác biệt thực vật trên các vùng đất khác nhau khu vực ĐBSCL;

- Ứng dụng viễn thám và GIS trong theo dõi sự phân bố và biến động cơ cấu mùa vụ trên các vùng đất khác nhau. Xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến sự phân bố và thay đổi mùa vụ lúa;

- Xây dựng phương pháp tích hợp mô hình Aquacrop và ảnh viễn thám MODIS trong xây dựng bản đồ năng suất và tính toán sản lượng lúa.

3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu:

Đánh giá được biến động cơ cấu mùa vụ ở các vùng đất khác nhau trên cơ sở sử dụng công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin địa lý GIS một cách tiết kiệm và nhanh chóng, đồng thời đánh giá được các tác động của điều kiện tự nhiên đến sự phân bố và thay đổi mùa vụ lúa trên từng vùng đất khác nhau. Xây dựng được bản đồ năng suất và dự đoán năng suất góp phần  quan trọng trong hỗ trợ ra quyết định sản xuất nông nghiệp.

Tự động hóa phương pháp xử lý ảnh viễn thám và kết nối với mô hình dự báo năng suất để có thể cung cấp thông tin và dự báo năng suất, sản lượng nhanh chóng, kịp thời và tiết kiệm.

1. SUMMARY

Using remote sensing technology and geographic information system GIS in crop monitoring provides important information for the development of production. Besides, the rice yield is simulated base on the AquaCrop model has contributed to policy development to ensure food security. This study had application remote sensing, GIS combined with AquaCrop model to (1) Monitor the changes of acreage and rice crop in different areas, the Mekong Delta; (2) Determine the methods of yield estimates, rice production in different areas based on the combination of AquaCrop model and MODIS image.

Research has used remote sensing (through analysis the changes of The Normalized Difference Vegetation Index - NDVI) of MODIS images from 2000 to 2013, the survey of 400 sites in the rice-growing areas, to monitor the distribution and evaluate the fluctuations of  rice crop identified the rules of NDVI variation of ecological subregion Mekong Delta. AquaCrop model was used to simulate yield at 2 sites of acid sulphate soils and alluvial soils, then calibration the input parameters and testing models to suit the actual yield.

The result have determined the rules of NDVI variation for generalized land use and the main rice crop, determined 8 main groups of rice crop in the Delta from 2000 to 2013, the distribution of rice crop is divided into 3 main areas: (1) - The upstream MRD region is strongly influenced by the flood; (2) – the middle MRD region affected by floods, but with less than the upper region; (3) the downstream MRD region affected by the East Sea and the West Sea tides are affected by salinization and water shortages in the dry season. Evaluation results showed high reliability with the total accuracy index is 84.5% and kappa is 0.78. It has developed methods combination of AquaCrop model and MODIS image to estimate yield and productivity rice, while crop characteristics input data as time sowing, growing time, canopy cover is determined from MODIS. This method is applied in An Giang province, it has created the yield map of Winter Spring 2012 - 2013, Summer Autumn 2013 and Autumn Winter 2013. Calculation results showed a close correlation between predicted and statistics yield of rice by district (reached significance level of 5% in Winter Spring, 1% in Summer Autumn 2013 and Autumn Winter 2013.

2. Creativeness and innovativeness:

- Determined the rules of NDVI variation for generalized land use and the main rice crop in Mekong River Delta;

- Application of remote sensing and GIS for monitoring and evaluating the distribution, change of rice crop in different areas of the Mekong Delta. Identifying main factors affecting the distribution and changes of rice crop

- Determine the methods of yield estimates, rice production in different areas based on the combination of AquaCrop model and MODIS image.

3. Applicability and further studies:

The thesis was evaluated the change of rice crop in different land use on the basis of remote sensing technology and geographic information system GIS sparingly and quickly, simultaneous it was evaluated the impacts of natural conditions to the rice crop distribution on each different region. The thesis was also mapped rice yield and predicted yield, an important contribution to support decision-making in agricultural production.

Automation methods of remote sensing processing and connection with models to provide information and predict productivity, yield quickly, timely and conomically.

>> Xem chi tiết nội dung luận án

>> Xem thông tin đăng tải tại Website Bộ giáo dục và Đào tạo.