Phát hiện và phân loại vết dầu trên biển từ dữ liệu ảnh vệ tinh đa phổ Landsat 7 ETM+

AN TOÀN - MÔI TRƯỜNG DẦU KHÍ
60 DẦU KHÍ - SỐ 2/2015 
1. Giới thiệu
Tư liệ u viễ n thá m, trong đó chủ đạ o là tư liệ u viễ n 
thá m siêu cao tầ n có khả năng thu nhậ n ả nh trong mọ i 
điề u kiệ n thờ i tiế t, cả ban ngà y và ban đêm, đượ c ứ ng 
dụ ng hiệ u quả trong giá m sá t và ứ ng phó sự cố trà n 
dầ u. Đây cũ ng là công cụ hiệ u quả trong nghiên cứ u môi 
trườ ng biể n nó i chung và phân loạ i vế t dầ u nó i riêng. Ả nh 
vệ tinh quang họ c do bả n chấ t đượ c thu nhậ n trong dả i 
só ng nhì n thấ y và hồ ng ngoạ i phù hợ p vớ i cả m nhậ n củ a 
con ngườ i, í t biế n dạ ng về hì nh họ c, do đó đượ c sử dụ ng 
rộ ng rã i trong nghiên cứ u tà i nguyên, môi trườ ng. Vớ i độ 
phân giả i phổ rộ ng gồ m nhiề u kênh phổ , ả nh quang họ c 
thể hiệ n sự ưu việ t trong quan sá t lớ p phủ mặ t đấ t, sử 
dụ ng đấ t đai, giá m sá t và dự đoá n thiên tai... Tuy nhiên, 
ả nh vệ tinh quang họ c cũ ng có nhượ c điể m: phụ thuộc 
vào điều kiện thời tiết, thường có mây mù trên ảnh, thiếu 
thông tin về cấu trúc và độ gồ ghề của bề mặt. Các nghiên 
cứ u củ a Robert S.Rand et al. (1992), Alireza Taravat, Fabio 
Del Frate (2012), Kolokoussis Polychronis et al. (2013) đã 
sử dụ ng dữ liệ u ả nh quang họ c trong nghiên cứ u ô nhiễ m 
biể n do sự cố trà n dầ u [1 - 3]. Song đến nay số lượng các 
nghiên cứu tương tự còn ít. Trên cơ sở đó, tá c giả đề xuấ t 
phương phá p xử lý ả nh vệ tinh đa phổ độ phân giả i trung 
bì nh Landsat 7 ETM+ để phân loạ i và phá t hiệ n vế t dầ u 
trên biể n.
2. Phát hiện và phân loại vết dầu trên biển từ dữ liệu 
ảnh Landsat 7 ETM+
2.1. Đặ c điể m ả nh vệ tinh quang họ c Landsat 7 ETM+
Năm 1967, Tổ chức Hàng không và Vệ tinh Quốc gia 
(NASA) đã thực hiện chương trình nghiên cứu thăm dò 
tài nguyên trái đất (Earth Resources Technology Satellite 
- ERTS). Sau đó, chương trình này được đổi tên thành 
Landsat - các vệ tinh chuyên dùng để thăm dò tài nguyên 
trái đất. Landsat 1 đượ c phó ng thà nh công lên quỹ đạ o 
từ năm 1972. Đế n nay, có 8 thế hệ vệ tinh Landsat đượ c 
phó ng lên quỹ đạ o (Bả ng 1). 
Landsat 7 sử dụ ng bộ cả m biế n quang học ETM+ 
(Enhanced Thematic Mapper Plus), ghi lại năng lượng 
trong vùng nhìn thấy, hồ ng ngoạ i và hồng ngoại nhiệt của 
quang phổ. Landsat-7 đượ c phó ng lên quỹ đạ o và o ngày 
15/4/1999, cung cấ p ả nh ở 8 kênh phổ , trong đó có 6 kênh 
đa phổ vớ i độ phân giả i không gian 30m, 1 kênh toà n sắ c 
PHÁ T HIỆ N VÀ PHÂN LOẠ I VẾ T DẦ U TRÊN BIỂ N 
TỪ DỮ LIỆ U Ả NH VỆ TINH ĐA PHỔ LANDSAT 7 ETM+
TS. Trị nh Lê Hù ng
Họ c việ n Kỹ thuậ t Quân sự 
Email: trinhlehung125@mail.com
Tóm tắt
Sự cố trà n dầ u gây ô nhiễ m môi trườ ng biể n nghiêm trọ ng. Việc phá t hiệ n sớ m và phân loạ i vế t dầ u trà n trên biể n 
là mộ t vấ n đề cấ p bá ch, có ý nghĩ a khoa họ c và thự c tiễ n cao. Ngoài dữ liệ u viễ n thá m siêu cao tầ n, có thể sử dụng dữ 
liệ u viễ n thá m quang họ c để phá t hiệ n và phân loạ i vế t dầ u. Bà i bá o giới thiệu phương phá p xử lý ả nh vệ tinh đa phổ 
độ phân giả i không gian trung bì nh Landsat 7 ETM+ trong phá t hiệ n và phân loạ i vế t dầ u nhằ m phụ c vụ việ c giá m sá t 
và giả m thiể u thiệ t hạ i do sự cố trà n dầ u gây ra. 
Từ khóa: Ảnh đa phổ , độ phân giả i không gian, vế t dầ u, viễ n thá m quang họ c, Landsat, tỷ số ả nh, phân tí ch thà nh phầ n chí nh, 
phân loạ i.
Vệ tinh Ngày phóng Ngày ngừng hoạt động Bộ cảm biến 
Landsat 1 23/6/1972 6/1/1978 MSS 
Landsat 2 21/1/1975 25/2/1982 MSS 
Landsat 3 5/3/1978 31/3/1983 MSS 
Landsat 4 16/7/1982 15/6/2001 TM, MSS 
Landsat 5 1/3/1984 5/6/2013 TM, MSS 
Landsat 6 5/3/1993 Dừng hoạt động ngay khi phóng ETM 
Landsat 7 15/4/1999 Đang hoạt động ETM+ 
Landsat 8 11/2/2013 Đang hoạt động OLI, TIRS 
Bảng 1. Các thế hệ vệ tinh Landsat
PETROVIETNAM
61DẦU KHÍ - SỐ 2/2015 
vớ i độ phân giả i 15m và 1 kênh hồ ng ngoạ i nhiệ t ở độ 
phân giả i 60m. Đặ c điể m các kênh phổ củ a ả nh Landsat 7 
đượ c thể hiệ n trong Bả ng 2. 
Vệ tinh Landsat 7 ETM+ sau 4 năm đưa lên quỹ đạ o đã 
bị lỗ i sọ c do gặ p trụ c trặ c về kỹ thuậ t SLC - Off (15/4/2003). 
Trụ c trặ c nà y hiện vẫ n chưa được khắ c phụ c, là m giả m khả 
năng thu nhậ n thông tin quan sá t trá i đấ t khoả ng 30% 
(Hì nh 1). Cá c thông tin nà y vẫ n sử dụ ng đượ c khi xử lý cá c 
vế t sọ c bằ ng thuậ t toá n GapFill.
2.2. Phương phá p nghiên cứ u
2.2.1. Tiề n xử lý ả nh Landsat 7 ETM+
Để phân loạ i vế t dầ u trên biể n từ dữ liệ u ả nh Landsat 
7 ETM+, đầ u tiên phả i sử a lỗ i sọ c trên ả nh bằ ng thuậ t toá n 
GapFill do NASA đưa ra [4]. Quá trình xử lý gồm 2 bước: 
(1) đị nh dạng lại ảnh để có cùng kích thước; (2) sử dụng 
dữ liệu từ ảnh lấp để thay thế dữ liệu trống trên ảnh gốc. 
Trong quá trình định dạng lại, kênh hồ ng ngoạ i nhiệ t 
(kênh 6) của ảnh sẽ được chuyển từ kí ch thướ c pixel 60m 
thành 30m. Việc sử dụng nhiều ảnh ghép sẽ giảm kích 
thước các khe hở của ảnh.
Ả nh sau khi đượ c sử a lỗ i sọ c sẽ chuyể n đổ i giá trị số 
(digital number) sang giá trị bứ c xạ phổ (spectral radiance). 
Việ c chuyể n đổ i giá trị số sang giá trị bứ c xạ giú p giả m 
thiể u sự khá c biệ t về phổ khi ghé p cá c ả nh vớ i nhau [5]. 
Chuyể n đổ i giá trị số sang giá trị bứ c xạ phổ đổ i vớ i 
ảnh Landsat 7 ETM+ đượ c thự c hiệ n như sau:
Trong đó :
L
λ
: Giá trị bứ c xạ phổ ; 
Lmax, Lmin: Giá trị bứ c xạ phổ ứ ng vớ i DNmax và DNmin ở 
kênh phổ (giá trị nà y đượ c lấ y từ fi le metadata trong dữ 
liệ u ả nh Landsat); 
DNmax: Giá trị số lớ n nhấ t; 
DNmin: Giá trị số nhỏ nhấ t. 
Do ả nh Landsat 7 ETM+ đượ c lưu trữ ở cấ u trú c 
8 bit tương ứ ng vớ i 256 cấ p độ độ xá m, DNmax = 255, 
DNmin = 1 [5]. Giá trị Lmax, Lmin đố i vớ i ả nh đa phổ Landsat 
ETM+ đượ c trì nh bà y trong Bả ng 3.
Giá trị bứ c xạ phổ nhậ n đượ c trong bướ c 1 sẽ đượ c 
sử dụ ng để xá c đị nh giá trị phả n xạ phổ (refl ectance). Giá 
trị phả n xạ phổ đố i vớ i ả nh Landsat ETM+ đượ c thự c hiệ n 
như sau: 
Trong đó : 
d: Khoả ng cá ch thiên văn giữ a trá i đấ t và mặ t  ... , nướ c biể n và vế t dầ u có khả năng phả n xạ phổ 
tương đồ ng (Hì nh 2) [6]. Như vậ y, tỷ số giữ a cá c kênh ả nh 
ở bướ c só ng đỏ , cậ n hồ ng ngoạ i vớ i cá c kênh ả nh ở bướ c 
só ng xanh lam, xanh lụ c có thể sử dụ ng để phân biệ t vế t 
dầ u vớ i vù ng biể n xung quanh. Kế t quả thự c nghiệ m cho 
thấ y, tỷ số giữ a phả n xạ phổ (kênh 4/kênh 2)/kênh 1 và 
(kênh 3/kênh 2)/kênh 1 thể hiệ n rõ nhấ t sự tương phả n 
giữ a vế t dầ u và vù ng biể n xung quanh.
- Phương phá p phân tí ch thà nh phầ n chí nh 
(principal component analysis)
Phân tí ch thà nh phầ n chí nh là thuậ t toá n đặ c trưng 
trong xử lý ả nh vệ tinh đa phổ nhằ m là m nổ i bậ t đặ c tí nh 
phổ củ a mộ t số đố i tượ ng bề mặ t trá i đấ t (khoá ng sả n, mỏ 
lộ thiên...) mà cá c phương phá p tăng độ tương phả n khá c 
không nhậ n biế t rõ rà ng đượ c. Bả n chấ t củ a phương phá p 
này là thuậ t toá n thố ng kê toá n họ c nhằ m biế n đổ i tậ p dữ 
liệ u đa biế n tương quan và o trong mộ t tậ p dữ liệ u đa biế n 
không tương quan - cò n đượ c gọ i là cá c thà nh phầ n chí nh 
[8], nhằ m giả m chiề u dữ liệ u mà vẫ n giữ đượ c thông tin 
cầ n thiế t về đố i tượ ng cầ n nghiên cứ u.
Ảnh vệ tinh là tập dữ liệu đa kênh phổ điển hình có độ 
tương quan lớn. Tương quan giữa hai kênh ảnh thể hiện 
mức độ chứa thông tin giống nhau cho bởi 2 kênh này. Các 
kênh có độ tương quan cao thường không được sử dụng 
đồng thời để hiển thị màu hoặc chiết tách các đối tượng 
tương đồng về phản xạ phổ [8]. Kết quả phân tích tương 
quan giữa 7 kênh phổ của ảnh Landsat 7 ETM+ được thể 
hiện ở ma trận tương quan (Bảng 5) cho thấy, kênh 1, 2 và 3 
có sự tương quan rất cao (> 95%) nên có sự dư thừa khi sử 
dụng đồng thời 3 kênh này để hiển thị hoặc tổ hợp màu. Ở 
mức thấp hơn có sự tương quan giữa các kênh 4, 5, 6 (76 - 
95%), 39% giữa kênh 1 và kênh 4, 44% giữa kênh 2 và kênh 
4. Phân tí ch ma trậ n tương quan cũ ng cho thấy, kênh 4 ít 
tương quan với các kênh 1, 2, 3 và kênh 7 thường không có 
sự tương quan lớn với bất kỳ kênh còn lại [12].
Bước sóng (nm)
Nước biển
Vết dầu
G
iá
 tr
ị b
ức
 x
ạ 
ph
ổ
Hì nh 2. Đặ c trưng phả n xạ phổ củ a vế t dầ u và nướ c biể n
Kênh Tên kênh 
phổ 
Bước sóng 
(μm) 
ESUN 
(watts/m2, ster, μm) 
1 Blue 0,45 - 0,515 1.997 
2 Green 0,525 - 0,605 1.812 
3 Red 0,63 - 0,69 1.533 
4 NIR 0,75 - 0,90 1.039 
5 MIR 1,55 - 1,75 230,8 
7 MIR 2,09 - 2,35 84,90 
8 PAN 0,52 - 0,90 1.362 
Bả ng 4. Giá trị ESUN đố i vớ i cá c kênh phổ ả nh Landsat 7 ETM+
PETROVIETNAM
63DẦU KHÍ - SỐ 2/2015 
Giả sử ảnh viễn thám có k kênh, phân tích thành phần 
chính được sử dụng để tìm vector không gian p chiều thể 
hiện bởi vector Z (giá trị độ sáng mới tương ứng từng pixel 
trên ảnh thành phần chính). Giả sử ảnh gốc viễn thám mỗi 
pixel mang giá trị độ sáng được thể hiện bởi vector tương 
ứng xi (i = 1, 2k), các pixel tương ứng trên ảnh thành 
phần chính thể hiện bởi vector Zi (i = 1, 2k).
Quan hệ có thể được mô tả theo tổ hợp tuyến tính: 
Zi = ai1x1 + ai2x2 +  + aikxk
hay:
Để nhận được các thành phần chính, cần giải hệ 
phương trình trên để tìm các hệ số aik theo điều kiện sau: 
 ∑aik
2 = 1 (4)
Giá trị phương sai của Zi phải cực đại, các đại lượng Zi 
và Zi+1 phải độc lập tuyến tính với nhau [8, 12]. 
Sau khi xá c đị nh cá c thà nh phầ n chí nh, cầ n phân 
tí ch giá trị vector riêng để lự a chọ n thà nh phầ n chí nh có 
nhiề u thông tin nhấ t về vế t dầ u. Ả nh tỷ số (kênh 4/kênh 
2)/kênh 1, (kênh 3/kênh 2)/kênh 1 và thà nh phầ n chí nh có 
nhiề u thông tin nhấ t đượ c sử dụ ng để tổ hợ p mà u RGB. Để 
phân loạ i vế t dầ u, tác giả sử dụ ng phương phá p phân loạ i 
tự độ ng có giá m sá t sử dụ ng thuậ t toá n xá c suấ t cự c đạ i 
(maximum likelihood). Đây là phương phá p phân loạ i có 
độ chí nh xá c cao và đượ c chứ ng minh trong nhiề u nghiên 
cứ u trên thế giớ i [8]. Kế t quả phân loạ i vế t dầ u sẽ đượ c lọ c 
nhiễ u bằ ng phé p lọ c trung vị (median) để loạ i bỏ cá c nhiễ u 
không cầ n thiế t. Phé p lọ c trung vị là m mị n ả nh nhưng vẫ n 
giữ đượ c thông tin trên ả nh, đặ c biệ t là thông tin ở đườ ng 
biên - mộ t yế u tố rấ t quan trọ ng trong phân loạ i vế t dầ u. Sơ 
đồ phương phá p phá t hiệ n và phân loạ i vế t dầ u trên ả nh đa 
phổ Landsat 7 ETM+ đượ c trì nh bà y trong Hì nh 3. 
2.3. Kết quả nghiên cứu
Khu vự c thự c nghiệ m trong nghiên cứ u là vị nh Mexico 
- nơi xả y ra sự cố trà n dầ u nghiêm trọ ng do nổ già n khoan 
Deepwater Horizon ngà y 20/4/2010. Dữ liệ u ả nh Landsat 7 
ETM+ đượ c cậ p nhậ t liên tụ c vớ i chu kỳ 16 ngà y tạ i đị a chỉ 
 Do lỗ i hệ thố ng, trên ả nh Landsat 
7 ETM+ bị nhiễ u sọ c, là m mấ t khoả ng 30% lượ ng thông 
(3)
Kênh μm 
1 2 3 4 5 6 7 
0,45 - 0,52 0,52 - 0,6 0,63 - 0,69 0,76 - 0,9 1,55 - 1,75 10,4 - 12,5 2,08 - 2,35 
1 1,00 
2 0,96 1,00 
3 0,95 0,96 1,00 
4 0,39 0,44 0,53 1,00 
5 0,56 0,61 0,71 0,88 1,00 
6 0,72 0,76 0,84 0,76 0,95 1,00 
7 0,56 0,58 0,66 0,66 0,78 0,81 1,00 
Bảng 5. Ma trận tương quan của ảnh Landsat 7 ETM+
Hì nh 3. Sơ đồ thuậ t toá n phá t hiệ n và phân loạ i vế t dầ u 
từ tư liệ u ả nh đa phổ Landsat 7 ETM+
AN TOÀN - MÔI TRƯỜNG DẦU KHÍ
64 DẦU KHÍ - SỐ 2/2015 
tin trên ả nh (Hì nh 4a). Cá c thông tin 
bị mất do lỗ i sọ c đã đượ c khắ c phụ c 
bằ ng thuậ t toá n GapFill và dữ liệ u ả nh 
đả m bả o chấ t lượ ng trong giả i quyế t 
cá c bà i toá n giá m sá t tà i nguyên, môi 
trườ ng (Hình 4b).
Trong Hì nh 5, kế t quả tính ả nh 
tỷ số (kênh 3/kênh 2)/kênh1 và 
(kênh 4/kênh 2)/kênh 1 cho thấy, vế t 
dầ u nổ i bậ t và có mà u tố i hơn so vớ i 
vù ng biể n xung quanh.
Khi phân tích thành phần chính, 
độ lớn và giá trị vector riêng, trị riêng 
cung cấp thông tin quan trọng về đặc 
tính phản xạ phổ của vế t dầ u và là 
cơ sở để lự a chọ n thà nh phầ n chí nh 
mang nhiề u thông tin nhấ t về đố i 
tượ ng cầ n phân loạ i. Trong nghiên 
cứu này, tác giả áp dụng phương 
pháp chuyển đổi thành phần chính 
cho 6 kênh đa phổ (kênh 1, 2, 3, 4, 
5, 7) của ảnh Landsat ETM+ ở vị nh 
Mexico (Hì nh 6). Kế t quả tí nh giá trị 
Hì nh 4. Ả nh Landsat 7 ETM+ chụ p ngà y 1/5/2010 tại vị nh Mexico bị lỗ i sọ c (a) và kế t quả sau khi sử a lỗ i sọ c (b)
(a)
(a)
(a) (c)
(b)
(b)
(b)
(d) (e) (f)
Hì nh 6. Kế t quả xá c đị nh 6 thà nh phầ n chí nh (PC1 - a, PC2 - b, PC3 - c, PC4 - d, PC5 - e, PC6 - f ) đố i vớ i ả nh Landsat 7 ETM+ ở vị nh Mexico
Hì nh 5. Ả nh tỷ số (kênh 3/kênh 2)/kênh1 (a), (kênh 4/kênh 2)/kênh 1 (b) 
PETROVIETNAM
65DẦU KHÍ - SỐ 2/2015 
vector riêng, trị riêng của cá c thà nh phầ n chí nh (Bả ng 6) 
cho thấ y, có trên 98% thông tin tậ p trung ở 3 thà nh phầ n 
chí nh đầ u tiên, trong đó thà nh phầ n chí nh thứ nhấ t (PC1) 
chứ a 88,87% thông tin trên ả nh. Cá c thà nh phầ n chí nh 
PC4, PC5, PC6 chứ a lượ ng thông tin không đá ng kể .
Do vế t dầ u có khả năng phả n xạ cao ở kênh 1 (bướ c 
só ng 0,45 - 0,515μm), kênh 2 (bướ c só ng 0,525 - 0,605μm) 
và hấ p thụ mạ nh năng lượ ng bứ c xạ điệ n từ ở kênh 3 
(bướ c só ng 0,63 - 0,69μm), kênh 4 (bướ c só ng 0,75 - 0,90 
μm) - Hì nh 2, để lự a chọ n thà nh phầ n chí nh mang nhiề u 
thông tin nhấ t về vế t dầ u cầ n quan tâm đế n cá c giá trị 
vector đố i vớ i kênh 1, 2, 3, 4. Thà nh phầ n chí nh nà o có 
nhiề u thông tin để phá t hiệ n vế t dầ u nhất khi cá c giá trị 
vector ở kênh 1 hoặ c kênh 2 và kênh 3 hoặ c kênh 4 ngượ c 
dấ u và có độ chênh lệ ch lớ n. 
Từ phân tí ch trên cho thấ y, vector riêng đố i vớ i kênh 
1 và kênh 3 trong PC1 ngượ c nhau về dấu và giá trị chênh 
lệ ch lớ n nhấ t, do vậ y PC1 mang nhiề u thông tin nhấ t để 
phá t hiệ n vế t dầ u trên biể n. Trên PC1, vế t dầ u đượ c thể 
hiệ n ở mà u sá ng do vector riêng củ a kênh 1 nhậ n giá trị 
dương (0,476) và kênh 3 nhậ n giá trị âm (-0,848). 
Ả nh tỷ số (kênh 3/kênh 2)/kênh 1, (kênh 4/kênh 2)/
kênh 1 và PC1 đượ c sử dụ ng để tổ hợ p mà u RGB. Do trên 
ả nh tỷ số , cá c pixel mà u tố i đạ i diệ n cho vế t dầ u, trong 
khi đó ở PC1, vế t dầ u đượ c thể hiệ n ở cá c pixel mà u sá ng, 
để tương đồ ng, trong nghiên cứ u sử dụ ng kỹ thuậ t tương 
phả n mà u sắ c đố i vớ i PC1. Trên ả nh PC1 sau khi sử dụ ng 
kỹ thuậ t tương phả n mà u sắ c, vế t dầ u sẽ đượ c thể hiệ n ở 
mà u tố i (Hì nh 7). Kế t quả tổ hợ p mà u RGB ả nh tỷ số và PC1 
đượ c thể hiệ n trên Hì nh 8. Trên ả nh tổ hợ p mà u có thể dễ 
dà ng nhậ n thấ y, vế t dầ u có sự tương phả n rõ rệ t vớ i vù ng 
biể n xung quanh.
Hình 9 là kế t quả phân loạ i vế t dầ u từ dữ liệ u ả nh 
Landsat 7 ETM+ sử dụ ng phương phá p phân loạ i tự độ ng 
có giá m sá t bằ ng thuậ t toá n xá c suấ t cự c đạ i. Có thể nhậ n 
thấ y, vế t dầ u đã đượ c phá t hiệ n và phân loạ i vớ i độ chí nh 
xá c cao, đả m bả o giữ đượ c hì nh dạ ng đườ ng biên vế t dầ u.
3. Kết luận
Ô nhiễ m trà n dầ u là vấ n đề môi trườ ng cấ p bá ch đố i 
vớ i cá c quố c gia ven biể n. Cá c phương phá p nghiên cứ u 
truyề n thố ng dự a trên kế t quả điề u tra, thăm dò thự c đị a 
không thể giả i quyế t đượ c bà i toá n ở quy mô lớ n, khó phá t 
hiệ n sớ m vế t dầ u từ xa để giá m sá t và giả m thiể u thiệ t hạ i 
do sự cố trà n dầ u gây ra. Kỹ thuậ t viễ n thá m (vớ i ưu điể m 
vượ t trộ i như diệ n tí ch bao phủ rộ ng, có khả năng chụ p 
lặ p lạ i mộ t vị trí trong thờ i gian ngắ n) đã đượ c ứ ng dụ ng 
hiệ u quả trong phá t hiệ n và phân loạ i vế t dầ u trên biể n.
Bên cạ nh tư liệ u viễ n thá m siêu cao tầ n, tư liệ u viễ n 
thá m quang họ c là công cụ hiệ u quả trong nghiên cứ u 
giá m sá t môi trườ ng biể n. Vớ i đặ c điể m thu nhậ n ả nh ở 
dả i phổ rộ ng, dễ xử lý và đượ c cung cấ p miễ n phí , cậ p 
nhậ t trong thờ i gian ngắ n, ả nh vệ tinh quang họ c, trong 
đó có ả nh Landsat 7 ETM+ đượ c ứ ng dụ ng hiệ u quả trong 
phá t hiệ n sớ m và phân loạ i vế t dầ u, phụ c vụ xây dự ng 
cá c hệ thố ng giá m sá t sự cố trà n dầ u trên biể n. Kế t quả 
Hì nh 7. PC1 sau khi sử dụ ng kỹ thuậ t tương phả n Hì nh 8. Ả nh tổ hợ p mà u ả nh tỷ số và PC1
Hì nh 9. Kế t quả phá t hiệ n và phân loạ i vế t dầ u từ dữ liệ u 
ả nh Landsat 7 ETM+
Kênh Kênh 1 Kênh 2 Kênh 3 Kênh 4 Kênh 5 Kênh 7 Trị riêng (%) 
PC1 0,476 0,180 -0,848 0,049 -0,140 -0,022 88,87 
PC2 0,477 0,345 0,212 0,009 0,778 0,053 7,30 
PC3 0,563 0,271 0,480 0,098 -0,587 -0,159 2,23 
PC4 0,227 -0,177 0,053 0,661 -0,115 0,681 0,70 
PC5 0,318 -0,683 0,018 0,352 0,127 -0,593 0,63 
PC6 0,275 -0,581 0,052 0,653 0,046 0,395 0,20 
Bảng 6. Giá trị vector riêng và trị riêng trong phân tí ch thà nh phầ n chí nh khu vự c nghiên cứ u
AN TOÀN - MÔI TRƯỜNG DẦU KHÍ
66 DẦU KHÍ - SỐ 2/2015 
nghiên cứ u cho thấ y, phương phá p tỷ số ả nh và phân tí ch 
thà nh phầ n chí nh có khả năng thể hiệ n sự tương phả n 
giữ a vế t dầ u và vù ng biể n xung quanh. Việ c kế t hợ p giữ a 
ả nh tỷ số và thà nh phầ n chí nh thứ nhấ t giú p nâng cao khả 
năng phân loạ i vế t dầ u trên ả nh Landsat 7 ETM+.
Tài liệu tham khảo
1. Kolokoussis Polychronis, Karathanassi Vassilia. 
Detection of oil spills and underwater natural oil outfl ow 
using multispectral satellite imagery. International Journal 
of Remote Sensing Applications. 2013; 3(3): p. 145 - 154.
2. Robert S.Rand, Donald A.Davis, M.B.Satterwhite, 
John E.Anderson. Methods of monitoring the Persian gulf 
oil spill using digital and hardcopy multiband data. US Army 
Corps of Engineers Topographic Engineering Center. 1992.
3. Alireza Taravat, Fabio Del Frate. Development of 
band rationing algorithm and neural networks to detection 
of oil spills using Landsat ETM+ data. EURASIP Journal on 
Advances in Signal Processing. 2012; 107. 
4. Pat Scaramuzza, Esad Micijevic, Gyanesh Chander. 
SLC Gap - Filled products phase one methodology. NASA. 
2014.
5. National Aeronautics and Space Administration 
(NASA). Landsat 7 science data users handbook. 186p.
6. Javier Plaza, Rosa Pérez, Antonio Plaza, Pablo 
Martínez, David Valencia. Mapping oil spills on sea water 
using spectral mixture analysis of hyperspectral image data. 
SPIE Proceedings. 2005; 5995. 
7. McFeeters S.K. The use of the normalized diff erence 
water index (NDWI) in the delineation of open water features. 
International Journal of Remote Sensing. 1996; 17(7): 
p. 1425 - 1432.
8. Thomas M.Lillesand, Ralph W.Kiefer. Remote 
sensing and image interpretation (4th edition). John Wiley 
& Sons, Inc., New York. 2008: 469 pages.
9. Trị nh Lê Hù ng. Phương phá p phân tí ch texture 
trong phá t hiệ n vế t dầ u bằ ng dữ liệ u ả nh vệ tinh ENVISAT 
ASAR. Tạ p chí Dầ u khí . 2013; 12: trang 44 - 47.
10. Trị nh Lê Hù ng. Nghiên cứ u sự phân bố nhiệ t độ bề 
mặ t bằ ng dữ liệ u ả nh đa phổ Landsat. Tạ p chí cá c khoa họ c 
về Trá i đấ t. 2014; 36(1).
11. Trị nh Lê Hù ng. Phương phá p tỷ số ả nh và ứ ng 
dụ ng trong phá t hiệ n khoá ng chấ t oxit sắ t, sé t, kim loạ i mà u. 
Tạ p chí Công nghiệ p Mỏ . 2013; 4: trang 19 - 24.
12. Trị nh Lê Hù ng. Ứ ng dụ ng viễ n thá m trong phá t hiệ n 
cá c hợ p phầ n chứ a sắ t và khoá ng vậ t sé t trên cơ sở kỹ thuậ t 
Crosta. Tạ p chí Công nghiệ p Mỏ . 2014; 1, trang 36 - 40.
Summary
Oil spill pollution poses one of the most serious threats on marine and coastal environments. The present situ-
ation of oil pollution in river mouth, continental shelf and ocean due to the oil and gas industry and marine traffi c 
damages the marine environment and causes huge economic losses. Besides the microwave remote sensing, optical 
remote sensing can also be used eff ectively in the detection and classifi cation of oil spill. This article presents the 
method of interpreting Landsat 7 ETM+ multispectral images with medium spatial resolution to detect and classify 
oil spill for monitoring and minimising damages. 
Key words: Multispectral image, spatial resolution, oil spill, optical remote sensing, Landsat, band ratio method, principal 
component analysis, classifi cation.
Detection and classification of oil spills on the sea 
using Landsat 7 ETM+ multispectral images
Trinh Le Hung
Military Technical Academy