ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS và VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG HIỆN TRẠNG RỪNG GIAI đoạn 2015 2020 tại KBTTNVH ĐỒNG NAI

TIỂU LUẬN
MÔN: QUẢN LÝ HỆ SINH THÁI TỔNG HỢP
Tên đề tài:
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG
HIỆN TRẠNG RỪNG GIAI ĐOẠN 2015-2020 TẠI KBTTNVH ĐỒNG NAI

i


TIỂU LUẬN
MÔN: QUẢN LÝ HỆ SINH THÁI TỔNG HỢP
Tên đề tài:
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG
HIỆN TRẠNG RỪNG GIAI ĐOẠN 2015-2020 TẠI KBTTNVH ĐỒNG NAI

ii


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tơi xin bày tỏ lịng cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo
hướng dẫn là ………………. đã định hướng, khuyến khích, chỉ dẫn và giúp đỡ tơi
trong suốt q trình thực hiện Khố luận tốt nghiệp.
Được sự đồng ý của Nhà trường, Khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi
trường, tôi thực hiện đề tài tốt nghiệp “Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám đánh
giá biến động hiện trạng rừng giai đoạn 2015-2020 tại khu bảo tồn thiên nhiên văn
hóa Đồng Nai”
Trong thời gian thực hiện đề tài, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận
được rất nhiều sự trợ giúp, hướng dẫn tận tình của các thầy, cơ, các tổ chức và cá
nhân trong và ngoài trường.
Nhân dịp này, tôi cũng xin phép gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong
khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trường đã tạo mọi điều kiện động viên và giúp

đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài tốt nghiệp. Cuối cùng tơi xin cảm ơn gia
đình, người thân và toàn thể bạn bè đã động viên, giúp đỡ tơi trong suốt q trình
học tập và nghiên cứu, hoàn thành đề tài này. Tuy nhiên, do bản thân cịn nhiều hạn
chế về chun mơn và thực tế, thời gian hồn thành đề tài khơng nhiều nên đề tài sẽ
khơng tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được sự chỉ dẫn, góp ý của các
thầy cơ giáo và các bạn để đề tài hồn thiện hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Đồng Nai, …tháng ….. năm 2022
Tác giả đề tài

iii


MỤC LỤC
TIỂU LUẬN............................................................................................................................................. i
MÔN: QUẢN LÝ HỆ SINH THÁI TỔNG HỢP.............................................................................................. i
Tên đề tài:............................................................................................................................................. i
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG HIỆN TRẠNG RỪNG GIAI ĐOẠN
2015-2020 TẠI KBTTNVH ĐỒNG NAI...................................................................................................... i
............................................................................................................................................................. ii
TIỂU LUẬN............................................................................................................................................ ii
MÔN: QUẢN LÝ HỆ SINH THÁI TỔNG HỢP............................................................................................. ii
Tên đề tài:............................................................................................................................................ ii
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG HIỆN TRẠNG RỪNG GIAI ĐOẠN
2015-2020 TẠI KBTTNVH ĐỒNG NAI..................................................................................................... ii

LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................iii
MỤC LỤC.................................................................................................................................iv

iv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Ý nghĩa

KBT

Khu Bảo Tồn

GIS

Hệ thống thông tin địa lý

UNDP

United Nation Development Programme

CSDL

Cơ sở dữ liệu

GPS

Hệ thống định vị tồn cầu

MKA

Mẫu khóa ảnh

DKH

Đất khác

DT2

Đất có cây gỗ tái sinh núi đất

DTR

Đất đã trồng rừng chưa thành rừng trên núi đất

HG1

Rừng hỗn giao G-TN tự nhiên núi đất

LOO

Rừng lồ ô tự nhiên núi đất

MN

Mặt nước

RTG

Rừng trồng gỗ núi đất

TXB

Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX TB

TXG

Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX G

TXK

Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX K

TXN

Rừng gỗ tự nhiên núi đất LRTX N

v


DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH

vi


PHẦN MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay tư liệu viễn thám được sử dụng rộng rãi ở nước ta trong các nghiên
cứu về Tài nguyên và Môi trường. Cùng với đó, thiết bị tin học được đồng bộ hóa tăng
khả năng xử lý nhanh chóng trong việc xây dựng các loại bản đồ. Vì vậy, phương pháp

viễn thám kết hợp công nghệ GIS (Cơ sở dữ liệu thông tin địa lý) sẽ góp phần khắc
phục nhiều hạn chế của phương pháp truyền thống và đặc biệt hiệu quả trong xử lý số
liệu nhằm đánh giá biến động trong quá trình sử dụng đất đai, theo dõi diễn biến tài
nguyên rừng.
Điều tra trên thực địa được xem xét như là một phương pháp chính xác, nhưng
mất rất nhiều thời gian và tốn kém, đặc biệt là khó áp dụng ở những nơi xa xơi và có
điều kiện địa hình phức tạp. Với đặc tính ưu việt của cơng nghệ Viễn thám và kỹ thuật
GIS. Trong trường hợp sử dụng viễn thám và GIS kết hợp với điều tra tra thực địa để
đánh giá sự biến động về đất lâm nghiệp và theo dõi diễn biến đất lâm nghiệp và rừng
trồng qua các năm là rất cần thiết trong giai đoạn hiện nay.
Ở Việt Nam, việc quản lý, bảo vệ và phát triển tài nguyên rừng được coi là một
trong những nhiệm vụ trọng tâm trong sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội, Khu Bảo
tồn Thiên nhiên - Văn hóa Đồng Nai (KBT) được thành lập đầu năm 2004, với mục
tiêu khôi phục lại sự đa dạng sinh học của hệ sinh thái rừng cây tự nhiên bản địa thuộc
lưu vực sông Đồng Nai và vùng miền Đông Nam bộ; tạo ra phạm vi bảo tồn thiên
nhiên rộng lớn nối liền với Vườn Quốc gia Cát Tiên, bảo tồn nơi cư trú và di trú cho
các loài động vật hoang dã, phục vụ công tác bảo tồn thiên nhiên gắn với việc bảo tồn,
phát huy giá trị văn hóa lịch sử của các di tích, nhằm giáo dục truyền thống cách mạng
và phát triển du lịch sinh thái, mở ra nhiều cơ hội hợp tác, đầu tư với các tổ chức quốc
tế về bảo tồn thiên nhiên, bảo tồn đa dạng sinh học, tạo điều kiện thuận lợi để đăng ký
KBT thành khu Dự trữ sinh quyển thế giới.
Tổng diện tích tự nhiên của KBT trên 100.303 ha, gồm: 67.903 ha đất lâm
nghiệp và 32.400 ha mặt nước (hồ Trị An). Khu Bảo tồn nằm trên địa bàn các xã Phú
Lý, Mã Đà, Hiếu Liêm, thị trấn Vĩnh An thuộc huyện Vĩnh Cửu, xã Thanh Sơn thuộc

vii


huyện Tân Phú; xã Phú Cường, Phú Ngọc, La Ngà và Ngọc Định thuộc huyện Định
Quán; xã Thanh Bình thuộc huyện Trảng Bom, xã Gia Tân thuộc huyện Thống Nhất tỉnh Đồng Nai. Khu Bảo tồn nằm về phía Bắc tỉnh Đồng Nai; phía Tây giáp tỉnh Bình

Dương; phía Bắc giáp tỉnh Bình Phước. Cách thành phố Hồ Chí Minh 70 km và cách
thành phố Biên Hòa khoảng 40 km (nằm cạnh nhà máy Thủy điện Trị An). Bên cạnh
giá trị về đa dạng sinh học, trước đây còn là vùng căn cứ cách mạng với địa danh nổi
tiếng Chiến khu Đ.
Các hoạt động nghiên cứu khoa học về công tác sử dụng ảnh vệ tinh ở
KBTTNVH Đồng Nai còn chưa chun sâu, chưa có tính hệ thống. Và nằm giáp khu
dân cư thường xun có các đồn khách du lịch đến tham quan chiến khu Đ. Xuất phát
từ nhiều khía cạnh tác động nên tơi đã thực hiện: “Ứng dụng công nghệ GIS và Viễn
Thám đánh giá biến động hiện trạng rừng giai đoạn 2015-2020 tại KBTTNVH
Đồng Nai”

viii


Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Những vấn đề chung về viễn thám và GIS
1.1.1. Các khái niệm
Hệ thống thông tin địa lý - GIS (Geographical Information System) là một
cơng cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích các sự vật, hiện tượngtrên trái đất. Cơng
nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường như cấu trúc hỏi đáp, các
phép phân tích thống kê, phân tích địa lý. Trong đó phép phân tích địa lý và hình ảnh
được cung cấp duy nhất từ các bản đồ. Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ
thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực
khác nhau như phân tích các sự kiện, dự đốn tác động và hoạch định chiến lược.
GIS (Geographic Information System) hay hệ thống địa lý được hình thành từ
ba khái niệm địa lý, thông tin và hệ thống.
+ Khái niệm “địa lý” liên quan đến các đặc trưng về không gian. Chúng có thể
là vật lý, văn hóa, kinh tế,…trong tự nhiên.
+ Khái niệm “thông tin” đề cập đến dữ liệu được quản lý bởi GIS. Đó là các dữ

liệu về thuộc tính và khơng gian của đối tượng.
+ Khái niệm “hệ thống” là hệ thống GIS được xây dựng từ các môđun. Việc tạo
các môđun giúp thuận lợi trong việc quản lý và hợp nhất.
Viễn thám (Remote sensing): là một ngành khoa học và nghệ thuật để thu
nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thơng qua việc
phân tích tài liệu thu nhận được bằng các phương tiện. Những phương tiện này khơng
có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu.
[11]
Viễn thám dùng để thu nhận thông tin khách quan về bề mặt Trái đất và các
hiện tượng trong khí quyển nhờ các bộ phận cảm biến (sensors) được lắp đặt trên máy
bay, vệ tinh nhân tạo, tàu vũ trụ hoặc đặt trên các trạm quỹ đạo.. Công nghệ viễn thám

ix


cho phép ghi lại được các biến đổi của tài nguyên và môi trường, đã giúp công tác
giám sát, kiểm kê tài nguyên thiên nhiên và môi trường hiệu quả hơn.
Viễn thám cung cấp nhanh các tư liệu ảnh số có độ phân giải cao, làm dữ liệu
cơ bản cho việc thành lập và hiệu chỉnh hệ thống bản đồ và cơ sở dữ liệu địa lý Quốc
gia.
Tách thông tin trong viễn thám có thể phân thành 5 loại:
+ Phân loại: là q trình tách, gộp thơng tin dựa trên các tính chất phổ, khơng
gian và thời gian cho bởi ảnh của đối tượng cần nghiên cứu.
+ Phát hiện biến động: là sự phát hiện và tách các sự biến động (thay đổi) dựa
trên dữ liệu ảnh đa thời gian.
+ Tách các đại lượng vật lý: chiết tách các thông tin tự nhiên như đo nhiệt độ,
trạng thái khí quyển, độ cao của vật thể dựa trên các đặc trưng phổ hoặc thị sai của ảnh
lập thể.
+ Tách các chỉ số: tính tốn xác định các chỉ số mới (chỉ số thực vật NDVI…)
+ Xác định các đặc điểm: xác định thiên tai, các dấu hiệu phục vụ tìm kiếm

khảo cổ…
Cơ sở của viễn thám:
Bức xạ điện từ: Thành phần đầu tiên của một hệ thống viễn thám là nguồn năng
lượng để chiếu vào đối tượng, năng lượng này ở dạng bức xạ điện từ. Tất cả bức xạ
điện từ đều có một thuộc tính cơ bản và phù hợp với lý thuyết sóng cơ bản. Bức xạ
điện từ bao gồm điện trường (E) có hướng vng góc với hướng của bức xạ điện từ di
chuyển và từ trường (M) hướng về phía bên phải của điện trường. Cả hai cùng di
chuyển với tốc độ của ánh sáng (c). Có 2 đặc điểm của bức xạ điện từ đặc biệt quan
trọng mà chúng ta cần hiểu nó là bước sóng và tần số.
Bước sóng (λ): Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền đi trong 1 chu kỳ,
đơn vị của bước sóng thường là mét (m). Đơi khi sử dụng các đơn vị khác của mét như
micromet…
Tần số (f): Tần số là số chu kỳ sóng đi qua một điểm cố định trong một đơn vị
thời gian. Thông thường tần số được tính bằng herzt (Hz) tương đương với 1 chu kỳ

x


trên một giây. Ngồi ra tần số cịn được tính bằng một số đơn vị khác của Hz như
MHz, KHz…
Trong viễn thám, các sóng điện từ được sử dụng với các dải bước sóng của
quang phổ điện từ. Quang phổ điện từ là dải liên tục của các tia sáng ứng với các bước
sóng khác nhau, sự phân chia thành các dải phổ có liên quan đến tính chất bức xạ khác
nhau [10].
Dữ liệu viễn thám là nguồn cung cấp cơ sở dữ liệu cho GIS trên cơ sở các lớp
thông tin chuyên đề khác nhau; sử dụng chức năng chồng lớp hay phân tích của GIS
để tạo ra một kết quả phong phú hơn. Do đó, việc phối hợp viễn thám và GIS sẽ trở
thành cơng nghệ tích hợp rất hiệu quả để xây dựng và cập nhật dữ liệu không gian
phục vụ cho nhiều lĩnh vực khác nhau.
1.1.2. Cơ sở khoa học của phương pháp viễn thám

1.1.2.1 Cơ sở vật lý
Bức xạ điện từ là quá trình truyền năng lượng điện từ trên cơ sở các dao động
của điện trường và từ trường trong khơng gian.

Hình 1.1. Sóng điện từ
Các bức xạ điện từ này vừa có tính chất sóng lại vừa có tính chất hạt, tính chất
sóng của bức xạ điện từ này được thể hiện bằng biểu thức sau:

(C=299,793 km/s trong môi trường chân không).

xi


Trong viễn thám, các sóng điện từ được sử dụng với các dải bước sóng của
quang phổ điện từ. Quang phổ điện từ là dải liên tục của các tia sáng ứng với các bước
sóng khác nhau, sự phân chia thành các dải phổ có liên quan đến tính chất bức xạ khác
nhau.
Quang phổ điện từ có các dải sóng chính như sau:
- Các tia vũ trụ: là các tia từ vũ trụ có bước sóng vơ cùng ngắn với <10-6àm.
- Cỏc tia gamma () cú t 10-6ữ 10-4àm.
- Di cỏc tia x (X) cú t 10-4ữ10-1àm.
- Di tia nhìn thấy có bước sóng λ từ 0.4 ÷ 0.7 µm đây dải phổ của ánh sáng
trắng. Trong dải nhìn thấy cịn có thể chia nhỏ ra thành các dải ánh sáng đơn sắc:
+ Blue (xanh lơ - lam): 0.4 ữ 0.5 àm.
+ Green (xanh lỏ cõy - luc): 0.5 ữ 0.6 àm.
+ Red () 0.6 ữ 0.7 àm.
- Sau vùng đỏ là dải hồng ngoại trong đó lại chia thành các vùng:
+ Hồng ngoại phản xạ: 0.7 ÷ 3 àm.
+ Hng ngoi trung: 3 ữ 7 àm.
+ Hng ngoi nhit: 7 ữ 14 àm.

- Vựng súng radar hay vi sóng (microwave): là các vùng có bước sóng dài hơn
nhiều so với vùng hồng ngoại độ dài bước sóng từ 1mm ÷ 1m.
- Sau vùng radar là sóng radio có bước sóng > 30cm.
Cịn tính chất hạt được mơ tả theo tính chất của photon hay quang lượng tử
được thể hiện bằng biểu thức sau:
(h là hằng số plank)
1.1.2.2. Tương tác và đặc trưng phản xạ phổ
- Sự tương tác năng lượng với các đối tượng ở trên mặt đất.
Sóng điện từ lan truyền tới bề mặt của vật thể, năng lượng sóng điện từ sẽ tương
tác với vật thể đưới dạng hấp thụ (A), phản xạ (R), truyền qua vật thể (T), phần trăm
năng lượng phản xạ phụ thuộc vào chất liệu và điều kiện tương tác với vật thể đó.
EI(λ) = ER(λ) + EA(λ) + ET(λ)
xii


Trong đó: EI: là năng lượng tới mặt đất
ER: năng lượng phản xạ
EA: năng lượng hấp thụ
ET: năng lượng truyền qua
Tỷ lệ giữa các hợp phần năng lượng phản xạ, hấp thụ, truyền qua là rất khác
nhau, tuỳ thuộc vào các đặc điểm của đối tượng trên bề mặt, cụ thể là phần vật chất
và tình trạng của đối tượng. Ngồi ra, tỷ lệ giữa các hợp phần đó cịn phụ thuộc vào
bước sóng của ánh sáng chiếu tới.
Trong viễn thám, thành phần năng lượng phổ phản xạ rất quan trọng và viễn
thám nghiên cứu sự khác nhau đó để phân biệt các đối tượng. Vì vậy, năng lượng phản
xạ phổ thường được sử dụng để tính sự cân bằng năng lượng.
ER(λ) = EI(λ) – [EA(λ) + ET(λ)]
Công thức trên nói lên rằng năng lượng phản xạ bằng năng lượng rơi xuống
một đối tượng sau khi đã bị suy giảm bởi việc truyền qua hoặc hấp thụ.
Đặc điểm phản xạ phổ của các đối tượng trên bề mặt Trái Đất là thông số quan

trọng nhất trong viễn thám. Độ phản xạ phổ được đo theo cơng thức:

Trong đó:

là độ phản xạ phổ (tính bằng %).

Như vậy, phổ phản xạ là tỷ lệ phần trăm của năng lượng rơi xuống đối tượng và
được phản xạ trở lại. Với cùng một đối tượng độ phản xạ phổ khác nhau ở các bước
sóng khác nhau.
- Phổ phản xạ của một số đối tượng tự nhiên chính:
Đồ thị phổ phản xạ được xây dựng với chức năng là một hàm số của giá trị
phổ phản xạ và bước sóng, được gọi là đường cong phổ phản xạ. Đường cong phổ
phản xạ cho biết một cách tương đối rõ ràng tính chất phổ của một đối tượng và hình
dạng đường cong phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn các dải sóng mà ở đó thiết bị
viễn thám có thể ghi nhận được các tín hiệu phổ.

xiii


Phản xạ phổ ứng với từng loại lớp phủ mặt đất cho thấy có sự khác nhau do sự
tương tác giữa bức xạ điện từ và vật thể, điều này cho phép viễn thám có thể xác định
hoặc phân tích được đặc điểm của lớp phủ thông qua việc đo lường phản xạ phổ.
Hình dạng của đường cong phổ phản xạ cịn phụ thuộc rất nhiều vào tính chất
của các đối tượng. Trong thực tế, giá trị phổ của các đối tượng hoặc một nhóm đối
tượng khác nhau cũng rất khác nhau, song về cơ bản chúng dao động xung quanh giá
trị trung bình .
Thơng tin viễn thám có liên quan trực tiếp đến năng lượng phản xạ của các đối
tượng, nên việc nghiên cứu đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên đóng vai
trị quan trọng trong việc khai thác, ứng dụng có hiệu quả các thông tin thu được từ các
phương tiện bay. Kết quả của việc giải đốn các lớp thơng tin phụ thuộc rất nhiều vào

sự hiểu biết về mối tương quan giữa đặc trưng phản xạ phổ và bản chất, trạng thái của
các đối tượng tự nhiên. Những thông tin về đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng
tự nhiên cho phép các nhà khoa học chọn lọc các kênh ảnh tối ưu, chứa nhiều thông
tin nhất về đối tượng nghiên cứu và là cơ sở để nghiên cứu tính chất của đối tượng,
tiến tới phân loại chúng. Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên phụ thuộc
vào các yếu tố như điều kiện ánh sáng, môi trường khí quyển và bề mặt đối tượng
cũng như bản thân các đối tượng đó (độ ẩm, lớp nền, thực vật, chất mùn,cấu trúc bề
mặt, ...)
- Đặc trưng phản xạ phổ của lớp phủ thực vật:
Khả năng phản xạ phổ của thực vật phụ thuộc vào chiều dài bước sóng và giai
đoạn sinh trưởng, phát triển của thực vật. Các trạng thái lớp phủ thực vật khác nhau sẽ
có đặc trưng phản xạ phổ khác nhau. Đặc điểm chung phản xạ phổ của các trạng thái
thực vật là phản xạ mạnh ở vùng sóng hồng ngoại gần ( >0,72µm) và hấp thụ mạnh ở
vùng sóng đỏ (0,68µm < <0,72µm) [3].
Bức xạ mặt trời (EI) khi tới bề mặt lá cây thì một phần sẽ bị phản xạ ngay (E 1).
Bức xạ ở vùng sóng lục khi gặp diệp lục trong cây sẽ bị phản xạ lại (E G). Bức xạ ở

xiv


vùng sóng hồng ngoại cũng bị phản xạ mạnh khi gặp diệp lục trong lá cây (E IR). Như
vậy, năng lượng phản xạ từ thực vật là:
ER = E1 + EG + EIR
Trong đó thành phần năng lượng (E G + EIR) chứa đựng các thông tin quan
trọng về bản chất và trạng thái của thực vật.
Sắc tố Chlorophyll - là một tổng thể các thành phần hữu cơ có chứa sắt, là một
chất xúc tác đối với quá trình quang hợp ánh sáng của thực vật. Chức năng của
Chlorophyll là hấp thụ bức xạ mặt trời và cung cấp nó cho q trình quang hợp. Năng
lượng bị hấp thụ trong khoảng từ 0,45 - 0,67µm tức là phần xanh lơ và đỏ của phổ
nhìn thấy, trong vùng ánh sáng này, vùng sóng ánh sáng có phản xạ mạnh nhất là vùng

sóng ánh sáng lục (0,55µm), chính vì vậy mà lá cây tươi có màu xanh lục . Ở vùng
hồng ngoại gần (từ 0,7 - 1,3 µm) thực vật có khả năng phản xạ rất mạnh, khi sang
vùng hồng ngoại nhiệt và vi sóng (Microwave) một số điểm cực trị ở vùng sóng dài
làm tăng khả năng hấp thụ ánh sáng của hơi nước trong lá, khả năng phản xạ của
chúng giảm đi rõ rệt và ngược lại, khả năng hấp thụ ánh sáng lại tăng lên. Đặc biệt
đối với rừng có nhiều tầng lá, khả năng đó càng tăng lên (ví dụ rừng rậm nhiệt đới).
Đặc trưng phản xạ phổ của thực vật được xác định bởi các yếu tố bên trong và
bên ngoài của lá cây, thời kỳ sinh trưởng và tác động của ngoại cảnh như: hàm lượng
sắc tố diệp lục, thành phần và cấu tạo mô bì, biểu bì, hình thái lá, …tuổi cây, giai đoạn
sinh trưởng phát triển, …, điều kiện sinh trưởng, vị trí địa lý, điều kiện chiếu sáng,…
Vì vậy, khả năng phản xạ phổ của mỗi loài thực vật, mỗi trạng thái của lớp phủthực vật
là khác nhau. Tuy nhiên, chúng vẫn có những điểm chung như sau:
Khả năng phản xạ phổ của thực vật có sự rõ rệt ở vùng sóng nhìn thấy, cận
hồng ngoại và hồng ngoại. Trong vùng ánh sáng nhìn thấy, phần lớn năng lượng được
diệp lục trong lá cây hấp thụ phục vụ cho quá trình quang hợp, một phần nhỏ truyền
qua và phần còn lại bị phản xạ lại. Vùng hồng ngoại gần, khả năng phản xạ phổ của
thực vật là mạnh nhất.
- Đặc trưng phản xạ phổ của nước:

xv


Khả năng phản xạ phổ của nước phụ thuộc vào bước sóng của bức xạ chiếu tới,
bề mặt nước, trạng thái nước, thành phần vật chất có trong nước.
Nước có độ dẫn truyền cao trong khoảng sóng nhìn thấy và tính truyền dẫn tăng
dần khi bước sóng giảm. Kết quả là đối với nước sâu, chỉ có ánh sáng xanh lơ có thể
lan truyền đến những độ sâu nhất định, các bước sóng dài bị hấp thụ ngay ở mực
nước nơng. Đối với nước trong, có thể đáng giá độ sâu bằng cường độ của bức xạ
nhìn thấy, đặc biệt là ánh sáng xanh lơ phản xạ từ đáy.
Tuy nhiên, đối với độ sâu lớn hơn 40m, tất cả bức xạ của khoảng nhìn thấy bị

hấp thụ và được thể hiện trên ảnh hoàn toàn đen. Những vật liệu lơ lửng, phù du và
màu tự nhiên làm tăng phản xạ của nước trong khoảng nhìn thấy. Trong khoảng hồng
ngoại gần, nước giống như vật đen tuyệt đối và hấp thụ thực sự tồn bộ năng lượng
tới. Chỉ có những vật thể tự nhiên với tính chất này mới phân biệt được chúng dễ dàng
bằng các đặc điểm bề mặt trong khoảng này của phổ điện tử, ngay cả nếu chúng khơng
sâu hay có chứa nhiều thể phù du.
Do gần giống như vật đen, nước gần như vật phát xạ trong khoảng hồng ngoại,
cũng như vật thể hấp thụ.
- Đặc trưng phản xạ phổ của thổ nhưỡng:
Thổ nhưỡng là nền của lớp phủ thực vật, cùng với lớp phủ thực vật tạo thành
một thể thống nhất trong cảnh quan tự nhiên. Một phần bức xạ mặt trời chiếu tới sẽ
phản xạ ngay trên bề mặt đối tượng, phần còn lại đi vào bề dày của lớp phủ thổ
nhưỡng, một phần trong đó được hấp thụ để làm tăng nhiệt độ đất, một phần sau khi
tán xạ gặp các hạt nhỏ và bị phản xạ trở lại Đường cong phổ phản xạ của đất khô
tương đối đơn giản tăng dần từ vùng tử ngoại đến vùng hồng ngoại, ít có những cực
đại và cực tiểu một cách rõ ràng, lý do chính là các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất
phổ của đất khá phức tạp và không rõ ràng như ở thực vật. Các yếu tố ảnh hưởng
đến đường cong phổ phản xạ của đất là: lượng ẩm, cấu trúc của đất (tỉ lệ cát, bột và
sét), độ nhám bề mặt, sự có mặt của các loại oxit kim loại, hàm lượng vật chất hữu
cơ, ... các yếu tố đó làm cho đường cong phổ phản xạ biến động rất nhiều quanh đường

xvi


cong có giá trị trung bình. Tuy nhiên, quy luật chung là giá trị phổ phản xạ của đất
tăng dần về phía sóng có bước sóng dài.
Trong thực tế, thực vật sống ở các nền đất khác nhau sẽ có đặc trưng phản xạ
phổ khác nhau. Tuy nhiên, trong nền đất cũng như thực vật đều có chứa một lượng
nước nhất định, vì vậy khi xác định các đối tượng dựa vào các đặc trưng phản xạ phổ
phải dựa trên kiến thức tổng hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và kinh nghiệm thực tiễn

thì mới có kết luận chính xác về đối tượng.
1.1.2.3. Ảnh số viễn thám
Ảnh số là một dạng dữ liệu ảnh không lưu trên giấy ảnh hoặc phim mà được
lưu dưới dạng số trên máy tính, ảnh số được chia thành nhiều phần tử nhỏ được gọi là
pixel (phần tử ảnh), ảnh số là một ma trận không gian của tập hợp các pixel, mỗi một
pixel tương ứng với một đơn vị khơng gian và có giá trị nguyên hữu hạn ứng với
từng cấp độ sáng, các pixel thường có dạng hình vng, vị trí của mỗi pixel được
xác định theo toạ độ hàng và cột trên ảnh tính từ góc trên cùng bên trái.
Ảnh vệ tinh hay còn gọi là ảnh viễn thám thường được lưu dưới dạng ảnh số,
trong đó năng lượng phản xạ (theo vùng phổ đã được định trước) từ các vị trí tương
ứng trên mặt đất, được bộ cảm biến thu nhận và chuyển thành tín hiệu số xác định giá
trị độ sáng của pixel. Ứng với các giá trị này, mỗi pixel có giá trị độ sáng khác nhau
thay đổi từ đen đến trắng cung cấp thông tin về vật thể. Ảnh vệ tinh được đặc trưng
bởi một số thông số cơ bản như sau:
- Tính chất hình học của ảnh vệ tinh:
Trường nhìn khơng đổi - IFOV (Instantaneous Field Of View) được định nghĩa
là góc khơng gian tương ứng với một đơn vị chia mẫu trên mặt đất.
Lượng thông tin ghi được trong IFOV tương ứng với giá trị của pixel.
Góc nhìn tối đa mà một bộ cảm có thể thu được sóng điện từ được gọi là trường
nhìn FOV (Field Of View). Khoảng không gian trên mặt đất do FOV tạo nên chính là
bề rộng tuyến bay.
Diện tích nhỏ nhất trên mặt đất mà bộ cảm có thể phân biệt gọi là độ phân giải
khơng gian. Ảnh có độ phân giải khơng gian càng cao khi có kích thước pixel càng

xvii


nhỏ. Độ phân giải này cũng được gọi là độ phân giải mặt đất khi hình chiếu của 1 pixel
tương ứng với một đơn vị chia mẫu trên mặt đất.
- Tính chất phổ của ảnh vệ tinh:

Cùng một vùng phủ mặt đất tương ứng, các pixel sẽ cho giá trị riêng biệt theo
từng vùng phổ ứng với các loại bước sóng khác nhau.
Độ phân giải phổ thể hiện bởi kích thước và số kênh phổ, bề rộng phổ hoặc sự
phân chia vùng phổ mà ảnh vệ tinh có thể phân biệt một số lượng lớn các bước sóng
có kích thước tương tự, cũng như tách biệt được các bức xạ từ nhiều vùng phổ khác
nhau.
Độ phân giải bức xạ thể hiện độ nhạy tuyến tính của bộ cảm biến trong khả
năng phân biệt sự thay đổi nhỏ nhất của cường độ phản xạ sóng từ các vật thể.Để lưu
trữ, xử lý và hiển thị ảnh vệ tinh trong máy tính kiểu raster, tuỳ thuộc vào số bit dùng
để ghi nhận thơng tin, mỗi pixel sẽ có giá trị hữu hạn ứng với từng cấp độ xám (Giá trị
độ sáng của pixel; BV - Brightness Value).
Số bit dùng để ghi nhận thông tin (thang cấp độ xám) được gọi là độ phân giải
bức xạ của ảnh vệ tinh.
- Độ phân giải thời gian của ảnh vệ tinh:
Độ phân giải thời gian không liên quan đến thiết bị ghi ảnh mà chỉ liên quan
đến khả năng chụp lặp lại của ảnh vệ tinh. Ảnh được chụp vào những ngày khác nhau
cho phép so sánh đặc trưng bề mặt theo thời gian.
Ưu thế của độ phân giải không gian là cho phép cung cấp thơng tin chính xác
hơn và nhận biết sự biến động của khu vực cần nghiên cứu.
Hầu hết các vệ tinh đều bay qua cùng một điểm vào khoảng thời gian cố định,
phụ thuộc vào quỹ đạo và độ phân giải không gian.
Dữ liệu ảnh số được lưu trữ trên băng từ tương thích cho máy tính hoặctrên CD
- ROM dưới khuôn dạng của các tệp ảnh số mà máy tính có thể đọcđược. Thơng
thường, ảnh số được lưu trữ theo các khuôn dạng sau đây:
+ Theo BIL (Band Interleaved by Lines):

xviii


Từng hàng được ghi theo thứ tự của số kênh, mỗi hàng được ghi tuần tựtheo giá

trị của các kênh phổ và sau đó lặp lại theo thứ tự của từng hàng, nhưvậy sẽ tạo ra các
file dữ liệu ảnh chung cho các kênh phổ.
+ Theo kiểu BSQ (Band Sequential):
Là khn dạng trong đó các kênh phổ được lưu tuần tự hết kênh nàysang
kênh khác. Nghĩa là mỗi ảnh ứng với một kênh.
+ Theo kiểu BIP (Band Inteleaved by Pixel):
Mỗi pixel được lưu tuần tự theo các kênh, nghĩa là các kênh phổ đượcghi theo
hàng và cột của từng pixel. Sau khi kết thúc tổ hợp phổ của pixel nàylại chuyển sang
tổ hợp phổ của pixel khác.
1.1.3. Phương pháp xử lý ảnh số viễn thám
1.1.3.1.Giải đoán ảnh bằng mắt
Giải đoán bằng mắt là sử dụng mắt người cùng với trí tuệ để tách chiết các
thông tin từ tư liệu viễn thám dạng hình ảnh. Trong việc xử lý thơng tin viễn thám thì
giải đốn bằng mắt (Visual Interpretaion) là cơng việc đầutiên, phổ biến nhất và có thể
áp dụng trong mọi điều kiện có trang thiết bị từ đơn giản đến phức tạp. Đây là phương
pháp dựa trên kinh nghiệm của người phân tích và các tài liệu có sẵn để giải đoán ảnh.
- Các yếu tố giải đoán ảnh [11]:
Giải đốn ảnh được hiểu là một quy trình tách thông tin từ ảnh viễn thám tạo ra
bản đồ chuyên đề dựa trên các tri thức chuyên môn hoặc kinh nghiệm của người giải
đốn (hình dạng, vị trí, cấu trúc, chất lượng, điều kiện, mối quan hệ giữa các đối
tượng…). Để giải đốn ảnh, ngồi sự trợ giúp của máy tính và phần mềm để xác định
các đặc trưng phổ phản xạ, người giải đốn cịn căn cứ vào một số dấu hiệu giải đoán,
đặc trưng của các đối tượng cũng như kinh nghiệm chun gia.
- Khóa giải đốn ảnh
Khóa giải đoán là chuẩn giải đoán cho đối tượng nhất định bao gồmtập hợp các
yếu tố và dấu hiệu do nhà giải đốn thiết lập, nhằm trợ giúp cho cơng tác giải đốn
nhanh và đạt kết quả chính xác thống nhất cho các đốitượng từ nhiều người khác nhau
[10].

xix

1.1.3.2. Xử lý ảnh vệ tinh
- Hiệu chỉnh bức xạ:
Do nhiều nguyên nhân khác nhau như: do ảnh hưởng của bộ cảm biến hoặc có
thể do ảnh hưởng của địa hình và góc chiếu của mặt trời hoặc do ảnh hưởng của khí
quyển… làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng ảnh thu được. Để đảm bảo nhận được
những giá trị chính xác của năng lượng bức xạ và phản xạ của vật thể trên ảnh vệ tinh,
cần phải thực hiện việc hiệu chỉnh bức xạ nhằm loại trừ các nhiễu trước khi sử dụng
ảnh [11].
- Hiệu chỉnh hình học ảnh:
Bản chất của hiệu chỉnh hình học là xây dựng mối quan hệ giữa hệ tọa độ ảnh
và hệ tọa độ quy chiếu chuẩn (có thể là hệ tọa độ mặt đất vng góc hoặc địa lý) dựa
vào các điểm không chế mặt đất, vị thế của sensor, điều kiện khí quyển…Để hiệu
chỉnh hình học ảnh vệ tinh cần phải dựa trên bản chất của sự biến dạng để có phương
pháp hiệu chỉnh cho phù hợp [10].
- Tăng cường chất lượng ảnh:
Tăng cường chất lượng ảnh có thể được định nghĩa là một thao tác làm nổi bật
hình ảnh sao cho người giải đoán ảnh dễ đọc, dễ nhận biết nội dungtrên ảnh hơn so với
ảnh gốc. Phương pháp thường được sử dụng là biến đổi cấp độ xám, biến đổi
histogram, biến đổi độ tương phản, lọc ảnh, tổ hợp màu, chuyển đổi giữa 2 hệ RGB và
HI [10]…
- Phân loại ảnh:
Phương pháp phân loại ảnh được thực hiện bằng cách gán tên loại (loại thông tin)
cho các khoảng cấp độ sáng nhất định (loại phổ) thuộc một nhóm đối tượng nào đó có các
tính chất tương đối đồng nhất về phổ nhằm phân biệt các nhóm đó với nhau trong khuôn
khổ ảnh. Tùy thuộc vào số loại thông tin yêu cầu, loại phổ trên ảnh được phân thành các
loại tương ứng dựa theo một quy luật xác định. Có 2 hình thức phân loại ảnh là phân loại có
kiểm định (Suppervised Classification) và phân loại không kiểm định (Unsuppervised
Classification) [10].

- Phân loại không kiểm định:

xx


Là việc phân loại thuần túy theo tính chất phổ mà khơng biết rõ tên hay tính
chất của lớp phổ đó và việc đặt tên chỉ mang tính tương đối. Khác với phân loại có
kiểm định, phân loại khơng kiểm định không tạo các vùng thử nghiệm mà chỉ là việc
phân lớp phổ (Chistens) và quá trình phân lớp phổ đồng thời là quá trình phân loại. Số
lượng và tên các lớp được xác định một cách tương đối khi so sánh với tài liệu mặt đất
[11]. Một số phương pháp phân loại không kiểm định thường gặp như IsoData, KMeans…
- Phân loại có kiểm định:
Là phân chia một cách có kiểm định các giá trị DN (Digital Number) của các
pixel ảnh theo từng nhóm đơn vị lớp phủ mặt đất bằng việc sử dụng máy tính và các
thuật tốn. Để thực hiện việc phân loại có kiểm định, phảitạo được “chìa khố phân
tích phổ” nghĩa là tìm được tính chất phổ đặc trưng cho từng đối tượng lớp phủ mặt
đất và đặt tên cho chúng. Công việc xác định chìa khố phân tích phổ được gọi là tạo
các vùng mẫu (vùng kiểm tra - Trainning Areas). Lựa chọn vùng mẫu là bước quyết
định sự chính xác của các kết quả phân loại. Từ các vùng này, các pixel khác trong
toàn ảnh sẽ được xem xét và sắp xếp theo nguyên tắc “giống nhất” (Look must like) để
đưa về các nhóm đối tượng đã được đặt tên. Các mẫu phân loại được nhận biết
quavùng mẫu để thành lập các chìa khóa cho giải đốn ảnh. Mỗi pixel ảnh trong lớp
dữ liệu sau đó được đối chiếu về số với các chìa khóa giải đốn được đặt tên mà chúng
có xác xuất thuộc về nhóm lớn nhất. Có rất nhiều cách thức để đối chiếu giá trị của
pixel chưa biết để sắp xếp thành lớp tương ứng với cácchìa khóa được giải đốn trong
phân loại [10].
Trong phân loại có kiểm định, một số phương pháp thường được sử dụng là
Phân loại hình hộp (Parallelpiped Classification), Phân loại theokhoảng cách nhỏ nhất
(Minimum distance Classification), Phân loại hàm xácsuất cực đại (Maximum
Likelihood Classification)...

1.2. Ứng dụng viễn thám và GIS trong giám sát rừng ở Thế giới
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ra đời đánh dấu một cuộc cách mạng trong việc
mơ hình hoá các sự vật hiện tượng trên bề mặt trái đất. Bản đồ giờ là một trong các

xxi


cơng cụ quan trọng trong ra quyết định, chúng có thể giúp ta trong bất kỳ lĩnh vực nào
và càng trở nên quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta ngày nay.
Những tiến bộ của GIS là kết quả kết hợp của rất nhiều công nghệ, các lĩnh vực
khác nhau. Cơ sở dữ liệu (DataBase), thành lập bản đồ, viễn thám (remote sensing),
tốn học, lập trình, địa lý, thiết kế với sự trợ giúp của máy tính (CAD) và khoa học
máy tính là những nhân tố quan trọng trong sự phát triển của GIS.
Lịch sử GIS tất cả bắt đầu vào năm 1854, khi bệnh dịch tả tấn công thành phố
London, Anh. Bác sĩ người Anh, John Snow đã tạo một bản đồ về các địa điểm bùng
phát dịch, đường giao thông, đường ranh giới giữa các vùng và các dịng nước.Khi ơng
bổ sung các tính năng bản đồ, một điểu thú vị đã xảy ra:Ông thấy rằng các trường hợp
mắc bệnh tả thường được tìm thấy dọc theo một nguồn nước.Bản đồ bện dịch tả của
John Snow là một sự kiện lớn kết nối địa lý học và an tồn sức khỏe cộng đồng. Đây
khơng chỉ mở đầu cho lĩnh vực phân tích khơng gian mà cịn đánh dấu sự khởi đầu của
một lĩnh vực nghiên cứu mới: Dịch tễ học (Epidemiology) – nghiên cứu sự lây lan của
dịch bệnh.Đến nay, John Snow được biết đến như là cha đẻ của dịch tễ học. Công việc
của John Snow đã chứng minh rằng GIS là một công cụ giải quyết vấn đề. Ông đặt các
lớp địa lý trên bản đồ giấy và khám phá ra nguồn phát sinh của bệnh dich tả.
Trong lịch sử của GIS: Chúng ta đi từ bản đồ giấy (bản đồ tĩnh) đến bản đồ số
(bản đồ động), chúng ta đi từ phân tích cơ bản đến giải quyết vấn đề phức tạp hơn.
Trong những năm 1950, do máy tính thời kỳ này chưa phát triển nên việc tạo ra
các bản đồ rất đơn giản. Họ có thể xây dựng bản đồ định tuyến xe, các bản đồ quy
hoạch mới và các điểm vị trí quan tâm, và vẽ trên giấy. Với các bài tốn phân tích
khơng gian, một lựa chọn là lập bản đồ lưới (Sieve mappin). Bản đồ lưới được sử dụng

là các lớp trong suốt được chiếu trên bảng ánh sáng để xác định khu vực chồng lên
nhau. Nhưng điều này đi kèm với thách thức: khu vực tính tốn kề nhau là không thể,
dữ liệu là thô và thường không chính xác và đo khoảng cách là phức tạp. Đây chính là
động lực để chuyển đổi từ bản đồ giấy sang bản đồ số (bản đồ máy tính).
Đầu những năm 1960 đến năm 1980 thực sự là thời kỳ đi tiên phong trong ý
tưởng về GIS.

xxii


Đi kèm với các tiến bộ về công nghệ:
Bản đồ đồ họa có xuất ra bằng sử dụng máy in dòng.
Những tiến bộ trong lưu trữ dữ liệu với máy tính lớn.
Kết hợp các bản ghi cho dữ liệu đầu vào.
Những phát triển ban đầu trong thế giới máy tính đã kéo theo những bước nhảy
vượt bậc của GIS. Nhưng những gì GIS cần là một bộ óc vĩ đại để ghép các mảnh
ghép này lại với nhau.
Trong những năm 1960, Roger Tomlinson khởi xướng, lên kế hoạch và chỉ đạo
trực tiếp việc phát triển của hệ thống địa lý Canada (CGIS). Đây là một thời điểm quan
trọng trong lịch sử của GIS và nhiều người coi CGIS là gốc của hệ thống thơng tin địa
lý. Bởi vì chỉ CGIS tiếp cận theo lớp để xử lý bản đồ. Hệ thống CGIS được sử dụng để
lưu trữ, phân tích, và thao tác trên dữ liệu được thu thập cho Canada Land Inventory (sử
dụng các đặc tính của đất, hệ thống thốt nước và khí hậu để xác định khả năng trồng
các loại cây trồng và các vùng trồng rừng). Họ nhanh chóng nhận ra rằng dữ liệu chính
xác và phù hợp là rất quan trọng để quy hoạch đất đai và ra quyết định. Trong những
năm sau CGIS đã được chỉnh sửa và cải tiến để theo kịp với công nghệ.
Bên cạnh Canada, nhiều trường đại học ở Mỹ cũng tiến hành nghiên cứu và xây
dựng Hệ thông tin địa lý. Trong các Hệ thông tin địa lý được tạo ra cũng có rất nhiều
hệ khơng tồn tại được lâu vì nó được thiết kế cồng kềnh mà giá thành lại cao. Lúc đó
người ta đặt lên hàng đầu việc khắc phục những khó khăn nảy sinh trong q trình xử

lý các số liệu đồ họa truyền thống. Họ tập trung giải quyết vấn đề đưa bản đồ, hình
dạng, hình ảnh, số liệu vào máy tính bằng phương pháp số để xử lý các dữ liệu này.
Tuy kỹ thuật số hóa đã được sử dụng từ năm 1950 nhưng điểm mới của giai đoạn này
chính là các bản đồ được số hóa có thể liên kết với nhau để tạo ra một bức tranh tổng
thể về tài nguyên thiên nhiên của một khu vực. Từ đó máy tính được sử dụng và phân
tích các đặc trưng của các nguồn tài ngun đó, cung cấp các thơng tin bổ ích, kịp thời
cho việc quy hoạch. Việc hồn thiện một Hệ thơng tin địa lý cịn phụ thuộc vào cơng
nghệ phần cứng mà ở thời kỳ này các máy tính IBM 1401 còn chưa đủ mạnh. Giai

xxiii


đoạn đầu những năm 60 của thế kỷ trước đánh dấu sự ra đời của Hệ thông tin địa lý
chủ yếu được phục vụ cho công tác điều tra quản lý tài nguyên.
Trong năm 1964, Howard T. Fisher lập phòng thí nghiệm Đồ họa máy tính và
phân tích khơng gian ở Harvard Graduate School of Design, nơi mà một số quan trọng
những khái niệm trong kiểm sốt dữ liệu khơng gian được phát triển và trong những
năm 1970, đã phân phối mã nguồn và hệ thống phần mềm như SYMAP, GRID, và
ODYSSEY (được xem là nguồn của các sự phát triển các phần mềm thương mại ngày
nay). Năm 1968, Hội địa lý quốc tế đã quyết định thành lập Uỷ ban thu thập và xử lý
dữ liệu địa lý.
Trong những năm 70 ở Bắc Mỹ đã có sự quan tâm nhiều hơn đến việc bảo vệ
môi trường và phát triển Hệ thơng tin địa lý. Cũng trong khung cảnh đó, hàng loạt yếu
tố đã thay đổi một cách thuận lợi cho sự phát triển của Hệ thông tin địa lý, đặc biệt là
sự giảm giá thành cùng với sự tăng kích thước bộ nhớ, tăng tốc độ tính tốn của máy
tính. Chính nhờ những thuận lợi này mà Hệ thơng tin địa lý dần dần được thương mại
hóa. Đứng đầu trong lĩnh vực thương mại phải kể đến các cơ quan, cơng ty: ESRI,
GIMNS, Intergraph,… Chính ở thời kỳ này đã xảy ra “loạn khuôn dạng dữ liệu” và
vấn đề phải nghiên cứu khả năng giao diện giữa các khuôn dạng. Năm 1977 đã có 54
Hệ thơng tin địa lý khác nhau trên thế giới. Bên cạnh Hệ thông tin địa lý, thời kỳ này

còn phát triển mạnh mẽ các kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám. Một hướng nghiên cứu kết
hợp Hệ thông tin địa lý và viễn thám được đặt ra và cùng bắt đầu thực hiện.
Khi chính phủ nhận ra những ưu điểm của bản đồ số, điều này ảnh hưởng tích
cực đến cơng việc tại phịng thí nghiệm đồ hoạ máy tính tại Harvard. Vào giữa năm
1970, Phịng thí nghiệm đồ hoạ máy tinh Harvard đã phát triển GIS vector đầu tiên
được gọi ODYSSEY GIS. ARC/INFO của ESRI đã sử dụng framwork của ODYSSEY
GIS và việc này dẫn đến giai đoạn phát triển tiếp theo trong GIS – thương mại hóa
phần mềm.
Vào cuối những năm 1970, kích thước bộ nhớ và khả năng đồ họa đã được cải
thiện. Các sản phẩm máy tính lập bản đồ mới bao gồm GIMMS (Geographic
Information Making and Management Systems), MAPICS, SURFACE, GRID,

xxiv


IMGRID, GEOMAP và MAP. Vào cuối những năm 1980, phân khúc này được đánh
dấu bằng việc tăng đáng kể các nhà cung cấp phần mềm GIS.
Đầu những năm 1980 M&S Computer (mà sau này trở thành Intergraph) cùng
với Bentley Systems Incorporated xây dựng nền tảng CAD, (Environmental Systems
Research Institute) ESRI, (Computer Aided Resource Information System) CARIS,
(Earth Resource Data Analysis System) ERDAS nổi lên như những phần mềm thương
mại GIS, đã thành công trong việc kết hợp nhiều đặc trưng của CGIS, kết hợp phương
pháp thời kỳ đầu là tách thông tin khơng gian và thuộc tính với phương pháp thời kỳ
thứ hai là sắp xếp thuộc tính vào trong những cấu trúc CSDL. Song song đó, sự phát
triển của hai hệ thống công cộng (MOSS và GRASS GIS) bắt đầu từ những năm 1970
đến đầu những năm 1980.
Một trong những nhà cung cấp phần mềm GIS là ESRI – hiện là công ty phần
mềm GIS lớn nhất trên thế giới. Năm 1982, ARC/INFO chạy trên máy tính mini được
phát hành và vào năm 1986, PC ARC/INFO đã được giới thiệu chạy trên các máy tính
chạy bộ vi xử lý của Intel. ESRI hiện tại là chuyên gia hàng đầu thế giới trong việc

phát triển phần mềm GIS và đã đóng một vai trò quan trọng trong lịch sử của GIS.
Ở thời điểm này, có các hội nghị đầu tiên và các xuất bản về GIS. Hội nghị đầu
tiên của GIS diễn ra ở Anh năm 1975, với sự tham gia của các nhóm nghiên cứu nhỏ.
Hội thảo ESRI tổ chức đầu tiên vào năm 1981 thu hút sự tham gia của 18 thành viên.
Các nhà tư vấn về GIS đã bắt đầu xuất hiện. Thuật ngữ “Geographic Information
System” được Roger Tomlinson đưa ra đầu tiên trong bài báo của ông năm 1968 “A
Geographic Information System for Regional Planning”.
Thập kỷ 80 được đánh dấu bởi các nhu cầu sử dụng Hệ thông tin địa lý ngày
càng tăng với các quy mô khác nhau. Người ta tiếp tục giải quyết những tồn tại của
những năm trước mà nổi lên là vấn đề số hóa dữ liệu: sai số, chuyển đổi khn dạng…
Thời kỳ này có sự nhảy vọt về tốc độ tính tốn, sự mềm dẻo trong việc xử lý dữ liệu
khơng gian. Thập kỷ này được đánh dấu bởi sự nảy sinh các nhu cầu mới trong ứng
dụng Hệ thông tin địa lý như: Khảo sát thị trường, đánh giá khả thi các phương án quy
hoạch, sử dụng tối ưu các nguồn tài ngun, các bài tốn giao thơng, cấp thốt nước…

xxv