ứng dụng tư liệu viễn thám và gis phục vụ công tác quản lý đất đai trên địa bàn quận hoàn kiếm, thành phố hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI





NGUYỄN ðỨC CÔNG



ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS PHỤC VỤ
CÔNG TÁC QUẢN LÝ ðẤT ðAI TRÊN ðỊA BÀN
QUẬN HOÀN KIẾM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI


LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP







HÀ NỘI – 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

NGUYỄN ðỨC CÔNG



ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS PHỤC VỤ
CÔNG TÁC QUẢN LÝ ðẤT ðAI TRÊN ðỊA BÀN
QUẬN HOÀN KIẾM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI


Chuyên ngành: QUẢN LÝ ðẤT ðAI
Mã số: 60.62.16


LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ MINH TÁ

HÀ NỘI - 2011


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này
là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một công trình nghiên cứu hay
học vị nào.
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã

ñược cảm ơn và các thông tin ñược trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ
nguồn gốc.

Tác giả luận văn



Nguyễn ðức Công















Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
ii

LỜI CẢM ƠN

ðể có ñược kết quả nghiên cứu này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản
thân, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ từ nhiều các ñơn vị và cá nhân. Tôi xin ghi

nhận và bày tỏ lòng biết ơn tới những tập thể, cá nhân ñã dành cho tôi sự giúp
ñỡ quý báu ñó.
ðầu tiên tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc sự giúp ñỡ nhiệt
tình của TS. Lê Minh Tá, người ñã trực tiếp hướng dẫn tôi thực hiện ñề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Khắc Thời; Th.S Trần Quốc
Vinh; cùng các thầy cô trong Bộ môn Trắc ñịa - Bản ñồ và Thông tin ñịa lý,
Khoa Tài nguyên và Môi trường ñã giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề
tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn những ý kiến ñóng góp của các thầy cô trong
Khoa Tài nguyên và Môi trường và các thầy cô trong Viện ðào tạo Sau ñại học.
Và cuối cùng, tôi xin cám ơn nhóm công tác viên ñã nhiệt tình giúp ñỡ,
cảm ơn sự cổ vũ, ñộng viên và giúp ñỡ của gia ñình, bạn bè trong quá trình học
tập và thực hiện luận văn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2011
Tác giả luận văn



Nguyễn ðức Công




Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ðOAN
i
LỜI CẢM ƠN
ii

MỤC LỤC
iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
v
DANH MỤC HÌNH
vi
DANH MỤC BẢNG
viii
1. MỞ ðẦU
1
1.1. Tính cấp thiết của ñề tài 1
1.2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 2
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 2
2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
3
2.1. Cơ sở lý luận về nguồn tài nguyên ñất ñai 3
2.2. Cơ sở lý luận về ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý dữ liệu ñất 7
2.3. Tổng quan về kỹ thuật viễn thám 11
2.4. Tổng quan về GIS 35
2.5. Tổng quan về hệ thống CSDL 49
3. ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
57
3.1. ðối tượng, phạm vi nghiên cứu 57
3.2. Nội dung nghiên cứu 57
3.3. Phương pháp nghiên cứu 57
4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
59
4.1. Khái quát ñiều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu 59
4.1.1. Lịch sử hình thành 60

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
iv

4.1.2. ðiều kiện tự nhiên 61
4.1.3. ðiều kiện kinh tế, xã hội 62
4.1.4. ðịnh hướng phát triển 65
4.2. Hiện trạng sử dụng ñất khu vực nghiên cứu 68
4.3. Mô tả dữ liệu 71
4.3.1. Dữ liệu bản ñồ 71
4.3.2. Dữ liệu viễn thám 72
4.4. Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS cập nhật dữ liệu thông tin ñịa lý 74
4.4.1. Các bước xử lý bản ñồ ñịa hình 1/2000 74
4.4.2. Thành lập CSDL thông tin ñịa lý 78
5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ
96
5.1. Kết luận 96
5.2. ðề nghị 97
TÀI LIỆU THAM KHẢO
98
PHỤ LỤC
100
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Chữ viết tắt Chữ viết ñầy ñủ
CNTT Công nghệ thông tin
CSDL Cơ sở dữ liệu
ENVI Phần mềm ENVI
FAO Tổ chức lương thực và nông nghiệp thế giới

GIS Hệ thống thông tin ñịa lý
MCDS Hệ thống hỗ trợ ra quyết ñịnh ña mục tiêu
DTM Mô hình số ñịa hình
AGL Bộ phận phát triển tài nguyên ñất và nước
HTSDð Hiện trạng sử dụng ñất
GCNQSDð Giấy chứng nhận quyền sử dụng ñất
CNTT Công nghệ thông tin
HTSDð Hiện trạng sử dụng ñất
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
vi

DANH MỤC HÌNH
STT Tên Hình

Trang

Hình 2.1 ðất và các thành phần cơ bản 4

Hình 2.2 Cấu tạo phẫu diện ñất vùng ñồi núi. 6

Hình 2.3 Cấu tạo phẫu diện ñất lúa nước. 6

Hình 2.4 Các kênh sử dụng trong viễn thám 13

Hình 2.5 Nguyên lý thu nhận hình ảnh trong viễn thám 14

Hình 2.6 Bức xạ ñiện từ 18

Hình 2.7 ðặc ñiểm phản xạ phổ trên các kênh ảnh SPOT 20

Hình 2.8 Khả năng phản xạ và hấp thụ của nước 22

Hình 2.9 ðặc tính phản xạ phổ của thổ nhưỡng 23

Hình 2.10 Quy trình công nghệ xây dựng CSDL nền thông tin ñịa lý 41

Hình 2.11 Bảng dữ liệu của một mô hình dữ liệu vật lý 52

Hình 2.12 Cây nhị phân (Binary tree) 53

Hình 2.13 Giao diện ArcGis 55

Hình 4.1 Bản ñồ vị trí khu vực nghiên cứu 59

Hình 4.2 Hồ Hoàn Kiếm 63

Hình 4.3 Chợ ðồng Xuân 66

Hình 4.4 Bảng chắp của quận Hoàn Kiếm 72

Hình 4.5 Ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu 73

Hình 4.6 Sơ ñồ các bước số hóa bản ñồ 74

Hình 4.7 Bản ñồ ñịa hình 1/2000 ñã số hóa phường Chương Dương 75

Hình 4.8 Chồng ghép bản ñồ ñịa hình 1/2000 lên ảnh vệ tinh 76

Hình 4.9 Cập nhật trực tiếp thay ñổi lên bản ñồ 77

Hình 4.10 Quy trình ñiều tra ngoại nghiệp 77

Hình 4.11 Quy trình thành lập CSDL thông tin ñịa lý 79

Hình 4.12 Giao diện ArcToolBox 80

Hình 4.13 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 1 81

Hình 4.14 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 2 81

Hình 4.15 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 3 82

Hình 4.16 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 4 82

Hình 4.17 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 5 83

Hình 4.18 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 6 84

Hình 4.19 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 7 84

Hình 4.20 Giao diện ArcCatalog 85

Hình 4.21 Giao diện Coverage Properties 85

Hình 4.22 Giao diện Define Projection Wizard 1 86

Hình 4.23 Giao diện Define Projection Wizard 2 87

Hình 4.24 Giao diện Define Projection Wizard 3 88

Hình 4.25 Giao diện Define Projection Wizard 4 88

Hình 4.26 Giao diện Define Projection Wizard 5 89

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
vii

Hình 4.27 Mô hình CSDL tổng quát 90

Hình 4.28 Cấu trúc lớp dữ liệu ñịa giới hành chính 90

Hình 4.29 Cấu trúc lớp dữ liệu thủy hệ 90

Hình 4.30 Cấu trúc lớp dữ liệu dân cư 91

Hình 4.31 Cấu trúc lớp dữ liệu giao thông 92

Hình 4.32 Dữ liệu không gian sau khi ñược chuyển ñổi 93

Hình 4.33 CSDL thông tin ñịa lý hoàn chỉnh 95


Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
viii

DANH MỤC BẢNG
STT Tên Bảng Trang

Bảng 2.1 Kênh phổ của MSS 14

Bảng 2.2 Kênh phổ của TM 15

Bảng 2.3 Các thông số ảnh của vệ tinh SPOT - 3 16

Bảng 2.4 Phân loại sóng ñiện từ và các kênh phổ sử dụng trong viễn thám 19

Bảng 4.1 Cơ cấu và biến ñộng ñất ñai 69

Bảng 4.2 Phiên hiệu các mảnh bản ñồ 1/2000 VN-2000 khu vực nghiên cứu 71

Bảng 4.3 Mẫu phiếu ñiều tra ngoại nghiệp 78

Bảng 4.4 Thống kê số lượng thông tin ñịa lý ñiều tra 94

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
1

1. MỞ ðẦU

1.1. Tính cấp thiết của ñề tài
ðất ñai là tài nguyên quý giá mà thiên nhiên ban tặng cho con người, là
thành phần quan trọng hàng ñầu của môi trường sống, là tư liệu sản xuất ñặc biệt
và không thể thay thế trong sản xuất nông nghiệp, là ñịa bàn phân bố dân cư,
xây dựng các cơ sở văn hóa, kinh tế, an ninh.
Ngày nay, cùng với sự phát triển của ñất nước, nhu cầu về ñất ñai của tất
cả các ngành, các lĩnh vực ngày càng cao tạo nên sự thay ñổi khá lớn về cơ cấu
các loại hình sử dụng ñất theo thời gian. ðối với công tác quản lý ñất ñai, việc
tìm hiểu rõ và thường xuyên nắm chắc quá trình biến ñộng ñất ñai, việc sử dụng
ñất diễn biến như thế nào trong các giai ñoạn phát triển khác nhau là một nhiệm
vụ hết sức quan trọng, bởi việc này góp phần cung cấp các thông tin cần thiết,

cập nhật, mang tính chính xác cao cho hoạt ñộng quản lý, phân tích cũng như
ñánh giá những tác ñộng ñến nguồn tài nguyên ñất, từ ñó ñưa ra những chính
sách sử dụng ñất ñai phù hợp nhằm nâng cao mức sống người dân, ñem lại hiệu
quả cao hơn cả về kinh tế - xã hội và môi trường.
Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ thì ảnh viễn thám
cũng ñã xuất hiện và ngày càng tỏ rõ tính ưu việt trong công tác ñiều tra, quản
lý tài nguyên. ðặc biệt là sự xuất hiện của các tư liệu viễn thám mới như:
SPOT, LANDSAT, ASTER… có ñộ phân giải không gian và phân giải phổ
cao có khả năng chụp lập thể, ñặc biệt là có thể cập nhật thông tin nhanh
chóng thông qua việc thu nhận và xử lý ảnh vệ tinh ở nhiều thời ñiểm khác
nhau tạo thành ảnh ña thời gian ở dạng số. ðây là sản phẩm dễ dàng sử dụng
trong các phần mềm phân tích ảnh hiện ñại và có khả năng tích hợp thuận tiện
trong hệ thống thông tin ñịa lý GIS. Việc phóng vệ tinh VINASAT-1 ñầu tiên
vào ngày 12/4/2008, ñã mở ra một hướng ñi mới trong ứng dụng ảnh viễn
thám ở Việt Nam.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
2

Nhận thức ñược tầm quan trọng của sự thay ñổi trong quá trình sử dụng
ñất với sự thay ñổi khí hậu và chất lượng của cuộc sống, tôi tiến hành nghiên
cứu ñề tài: “Ứng dụng tư liệu viễn thám và GIS phục vụ công tác quản lý ñất
ñai trên ñịa bàn quận Hoàn Kiếm, thành phố Hà Nội”.
1.2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài
1.2.1. Mục ñích nghiên cứu
- Tìm hiểu công nghệ viễn thám và GIS, ứng dụng của nó, trọng tâm
trong nghiên cứu thông tin ñịa lý
- Thành lập CSDL dựa trên công nghệ ảnh viễn thám và GIS, phục vụ
công tác quản lý ñất ñai.
1.2.2. Yêu cầu của ñề tài
- Nắm vững công nghệ viễn thám và GIS, quy trình xây dựng CSDL

thông tin ñịa lý
- Các số liệu ñiều tra, thu thập chính xác, ñầy ñủ và phản ánh trung thực,
khách quan
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
- ðề xuất phương pháp thành lập CSDL thông tin ñịa lý phù hợp với ñịa
bàn thành phố lớn ở Việt Nam
- Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS, các phần mềm hỗ trợ và CSDL
trong công tác quản lý dữ liệu ñất ñai
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Xây dựng mô hình ứng dụng công nghệ tin học ñể phục vụ công tác
quản lý Nhà nước về ñất ñai cho quận Hoàn Kiếm, thành phố Hà Nội
- Mô hình thành lập CSDL thông tin ñịa lý sẽ giúp quản lý dữ liệu một
cách có hệ thống và ñáp ứng ñược những yêu cầu về dữ liệu hiện nay.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
3

2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
2.1. Cơ sở lý luận về nguồn tài nguyên ñất ñai
2.1.1. Tổng quan về nguồn tài nguyên ñất ñai
2.1.1.1. Khái niệm
Trên mặt ñịa cầu có chỗ là một khối rắn chắc, có chỗ là bãi cát mênh
mông hoang mạc, có chỗ cây cối mọc xanh tươi bát ngát. Loài người gọi vùng
thứ nhất là ñá (nham thạch), vùng thứ hai là sa mạc, vùng thứ ba là thổ nhưỡng.
Như vậy thổ nhưỡng là ñất mặt tơi xốp của vỏ lục ñịa, có ñộ dầy khác nhau.
Nguồn gốc của ñất là từ các loại "ñá mẹ" nằm trong thiên nhiên lâu ñời bị
phá huỷ dần dần dưới tác dụng của yếu tố lý học, hóa học và sinh học. Tiêu
chuẩn cơ bản ñể phân biệt giữa "ñá mẹ" và ñất là ñộ phì nhiêu, nếu chưa có ñộ
phì nhiêu, thực vật thượng ñẳng chưa sống ñược.
Do yêu cầu sử dụng ñất khác nhau, loài người ñã dùng các phương pháp

nghiên cứu ñất khác nhau và tích luỹ ñược rất nhiều kiến thức về ñất. Nhưng
cũng có các nhận thức khác nhau về ñất. Ví dụ ñối với các công trình xây dựng
nhà cửa, ñường sá, thuỷ lợi thì ñất chỉ là nguyên liệu chịu lực cho nên các cán
bộ thuỷ lợi và xây dựng thường coi ñất là một loại nguyên liệu, chỉ quan tâm
ñến các tính chất vật lý và cơ lý của ñất. Còn trong sản xuất nông nghiệp ñất là
cơ sở sinh sống và phát triển cây trồng.
2.1.1.2. Nguồn gốc và thành cơ bản của ñất ñai
Các loại ñá nằm trong thiên nhiên chịu tác dụng lý học, hóa học và sinh
học dần dần bị phá huỷ thành một sản phẩm ñược gọi là mẫu chất. Trong mẫu
chất mới chỉ có các nguyên tố hóa học chứa trong ñá mẹ sinh ra nó, còn thiếu
một số thành phần quan trọng như chất hữu cơ, ñạm, nước… vì thế thực vật
thượng ñẳng chưa sống ñược. Trải qua một thời gian dài nhờ tác dụng của sinh
vật tích luỹ ñược chất hữu cơ và ñạm, thực vật thượng ñẳng sống ñược, có nghĩa
là ñã hình thành thổ nhưỡng. Như vậy có thể nói nguồn gốc ban ñầu của ñất là
từ ñá mẹ. Thí dụ ở nước ta có ñất nâu ñỏ trên ñá bazan, ñất nâu ñỏ trên ñá vôi,
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
4

ñất vàng ñỏ trên phiến thạch sét hoặc ñá biến chất như phiến thạch Mica,
Gơnai…
Dù là ñất nông nghiệp, ñất lâm nghiệp, ñất ñồng cỏ, thậm chí ñất hoang
ñều gồm có các thành phần cơ bản sau ñây:

Hình 2.1 ðất và các thành phần cơ bản
Trong ñó:
- Chất vô cơ do ñá phá huỷ tạo thành chiếm 95% trọng lượng hay 38% thể
tích của chất rắn.
- Chất hữu cơ do xác sinh vật phân huỷ chiếm dưới 5% trọng lượng hoặc
12% thể tích chất rắn.
- Không khí một phần từ khí quyển nhập vào (O

2
+N
2
) hoặc do ñất sinh ra
(CO
2
và hơi nước).
- Nước chủ yếu do từ ngoài nhập vào, vì có hòa tan nhiều chất cho nên
nước trong ñất thực chất là dung dịch ñất.
- Sinh vật trong ñất có nhiều loài côn trùng như giun, nguyên sinh ñộng
vật, các loài tảo và một số lượng rất lớn vi sinh vật.
Những thành phần trên có thể rất khác nhau về tỷ lệ phối hợp. Ví dụ trong
ñất than bùn hàm lượng chất hữu cơ có thể tới 70-80%. Ngược lại trong ñất cát,
hoặc ñất xói mòn trơ sỏi ñá không có thực bì che phủ thì hàm lượng chất hữu cơ
chỉ có mấy phần nghìn mà thôi. Không khí và nước trong ñất cũng thay ñổi rất
ðất
Chất rắn
Khe hở giữa các hạt
Các loài sinh vật
Chất vô cơ
Chất hữu cơ
Không khí
Nước
Không khí
Nước
Chất
Hữu cơ
Chất
vô cơ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………

5

nhiều bởi vì hai thành phần này tồn tại trong các khe hở của ñất, nó không
những phụ thuộc ñộ chặt, ñộ xốp mà còn phụ thuộc ñộ ẩm của ñất. Cả hai thành
phần này cộng lại có thể chiếm trên 50% thể tích ñất.
2.1.1.3. Hình thái ñất
Hình thái thể hiện ở phẫu diện ñất, nói cách khác hình thái ñất là phẫu
diện ñất. Phẫu diện ñất là mặt cắt thẳng ñứng từ trên mặt ñất xuống dưới sâu.
Quan sát phẫu diện ñất, từ trên mặt xuống dưới sâu thường có các tầng ñất
khác nhau về: màu sắc, thành phần cơ giới, ñộ chặt, ñộ xốp, mức ñộ ñá lẫn, sự
phân bố rễ cây trồng, ñộ ẩm.
Tầng ñất là những lớp ñất nằm song song hay gần song song với bề mặt
ñất, các tầng ñất ñược phân biệt với nhau bởi các dấu hiệu có thể quan sát, ño
ñếm tại thực ñịa hoặc thông qua phân tích trong phòng.
Tầng ñất trong phẫu diện là kết quả của một hay một số quá trình hình
thành hoặc biến ñổi diễn ra trong ñất, vì vậy tầng ñất thường ñược gọi là tầng
phát sinh. Như vậy, nghiên cứu phẫu diện ñất giúp ta chẩn ñoán ñược quá trình
phát sinh ñất. Tầng phát sinh là cơ sở ñể tiến hành phân loại ñất theo phát sinh,
tầng phát sinh ñược ñịnh lượng các tính chất gọi là tầng chẩn ñoán trong phân
loại ñất theo phương pháp ñịnh lượng.
V.V. Docuchaev là người ñầu tiên dùng các ký tự là chữ cái in hoa ký
hiệu cho các tầng ñất, theo ông từ trên mặt xuống dưới sâu có 3 tầng cơ bản là
A, B, C. Tầng A là lớp ñất trên cùng (còn gọi là tầng mặt, tầng canh tác), ñây là
tầng tích lũy chất hữu cơ và mùn, ñồng thời tầng A cũng là tầng rửa trôi, tuỳ
mức ñộ nghiên cứu mà tầng A ñược chia thành Aoo, Ao(tầng thảm mục), A
1
,
A
2
, A

3
. Tầng B là tầng tích tụ các chất rửa trôi từ tầng A xuống, có thể ñược chia
thành B
1
, B
2
, B
3
. Tầng C là tầng mẫu chất nằm ngay trên ñá mẹ phát sinh ra ñất.
Hiện nay, các nhà khoa học ñất ñề nghị bổ sung thêm một số tầng ñất.
Theo Soil Taxonomy và FAO-UNESCO, trong phẫu diện có các tầng lần lượt từ
trên xuống dưới như sau: tầng O, tầng H, các loại tầng A, tầng E, các loại tầng B
và tầng C (một phẫu diện ñất không nhất thiết phải ñủ tầng ñất nêu trên).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
6

+ Vùng ñồi núi: Phẫu diện ñiển hình có 3 tầng cơ bản là A,
B, C (ñá mẹ ký hiệu là C, tầng B thường có ñộ dày lớn nhất)
Chú ý: ðộ dày từ mặt xuống tới ñá mẹ ñược gọi là ñộ dày
ñất, còn quen gọi là ñộ dày tầng ñất.
Hình 2.2 Cấu tạo phẫu diện ñất vùng ñồi núi.
+ Vùng ñồng bằng: ðiển hình là phẫu diện ñất lúa nước
AC: Tầng canh tác (còn gọi là tầng A), tầng này càng dày,
ñất càng tốt.
P: Tầng ñế cày: nằm ngay dưới tầng canh tác
B: Tầng tích tụ có màu loang lổ ñỏ vàng, tầng này tích tụ
các chất rửa trôi từ trên xuống, ngoài ra còn tích tụ một số chất từ
nước ngầm ñem lên, nên tầng B ñất ñồng bằng có tích tụ 2 chiều.
G: Tầng glay có màu xanh xám hoặc xám xanh
Hình 2.3 Cấu tạo phẫu diện ñất lúa nước.

2.1.2. Dữ liệu ñất
Các thành phần cấu thành của CSDL tài nguyên ñất nói chung bao gồm:
Thông tin về hệ thống quy chiếu; thông tin về hệ tọa ñộ, ñộ cao nhà nước; thông
tin về hệ thống bản ñồ ñịa hình cơ bản; Thông tin về ñường biên giới và ñịa giới
hành chính; Thông tin về mô hình ñộ cao ñịa hình; thông tin về các loại ñất phân
theo tính chất ñất; Thông tin về các loại sử dụng ñất phân theo hiện trạng sử
dụng; Thông tin về bản ñồ thửa ñất - bao gồm nhà cửa, tài sản trên ñất; Thông
tin về chủ sử dụng ñất; và thông tin về các dữ liệu có liên quan khác.
Như vậy, dữ liệu ñất là một thành phần trong hệ thống CSDL tài nguyên
ñất ñai. Dữ liệu về ñất cũng gồm rất nhiều các thành phần riêng như là vị trí ñất,
nguồn gốc hình thành, các tính chất hóa học, sinh học, vật lý…
CSDL ñất nói riêng cũng tương tự như nhiều CSDL khác, ñược phân loại
theo dạng thông tin gồm: CSDL không gian (ñồ họa) và CSDL thuộc tính (văn
bản). CSDL ñất phân loại theo nguồn thông tin gồm: Thông tin ñầu vào như dữ
A



B



C

AC

P

B





G



D
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
7

liệu bản ñồ (thu thập từ bản ñồ trên giấy, bản ñồ số, số liệu ño mặt ñất, số liệu
ño ảnh hàng không, vũ trụ…); Dữ liệu thuộc tính (thu thập từ nội dung bản ñồ
cũ, ñiều tra thực ñịa, sổ sách tài liệu, hồ sơ, số liệu ñiều tra cơ bản); Thông tin
ñầu ra phục vụ yêu cầu quản lý của các cơ quan nhà nước, của ngành Tài
nguyên và môi trường, các ngành khác và phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của
người dân.
2.2. Cơ sở lý luận về ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý dữ liệu
ñất
2.2.1. Khái niệm chung về công nghệ thông tin
Từ những năm 50 - thế kỷ XX con người bắt ñầu cuộc cách mạng khoa
học kỹ thuật lần thứ hai có bản chất là quá trình tin học hóa nội dung là sử dụng
"công nghệ thông tin" ñể thay thế một phần lao ñộng trí óc, ñể trợ giúp phần
ñiều khiển bằng trí tuệ của con người.
Công nghệ thông tin là tập hợp các ngành khoa học kỹ thuật nhằm giải
quyết vấn ñề thu nhận thông tin, quản lý thông tin, xử lý thông tin, truyền thông
tin và cung cấp thông tin. ðể giải quyết những vấn ñề này, người ta ñã tập trung

vào các nội dung sau ñây:
- Xác ñịnh hệ thống thông tin: các thể loại thông tin, yêu cầu về chất
lượng, các chuẩn thông tin…;
- Xác ñịnh hệ thống phần cứng và phần mềm hệ thống, xây dựng tổ chức
cho toàn hệ thống;
- Thu nhận thông tin: sử dụng kỹ thuật ño ñạc ñể lấy số liệu, tổ chức hệ
thống thống kê số liệu thông qua bộ máy quản lý của ngành, tổ chức hệ thống
cập nhật dữ liệu;
- Quản lý thông tin, xây dựng hệ thống CSDL, hệ quản trị CSDL, xử lý
thông tin, phân tích và tổng hợp hệ thống thông tin, giải các bài toán ứng dụng
chuyên ngành;
- Truyền thông tin: xây dựng hệ thống ñường truyền thông tin, giải pháp
truyền thông tin trên mạng, hệ quản trị mạng thông tin, bảo vệ an toàn trên
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
8

ñường truyền thông tin, bảo mật thông tin, cung cấp thông tin, xây dựng giao
diện với người sử dụng, hiển thị thông tin theo nhu cầu, tổ chức mạng dịch vụ
thông tin…
Ở Việt Nam thì khái niệm công nghệ thông tin ñược hiểu và ñịnh nghĩa
trong nghị quyết 49/CP ký ngày 04/08/1993 về phát triển công nghệ thông tin
của chính phủ Việt Nam, như sau: “Công nghệ thông tin là tập hợp các phương
pháp khoa học, các phương tiện và công cụ ký thuật hiện ñại - chủ yếu là kỹ
thuật máy tính và viễn thông - nhằm tổ chức khai thác và sử dụng có hiệu quả
các nguồn tài nguyên thông tin rất phong phú và tiềm năng trong mọi lĩnh vực
hoạt ñộng của con người và xã hội.”
2.2.2. Khái niệm về quản lý dữ liệu
Quản lý dữ liệu là quá trình chăm sóc, bảo trì các dữ liệu. Nó bao gồm
một loạt các hoạt ñộng từ khi nhập dữ liệu vào hệ thống, kiểm tra, sắp xếp và
phân loại dữ liệu. Dữ liệu có thể ñược lưu trữ một cách an toàn, hạn chế thấp

nhất gặp phải những sự cố kỹ thuật gây phá hỏng thiết bị, hoặc do sự cạnh tranh
không lành mạnh của con người, hay do thời gian gây ra. Quản lý dữ liệu không
cho phép những cá nhân xâm phạm bản quyền có thể thay ñổi nội dung của dữ
liệu. Khuôn dạng dữ liệu cho phép có khả năng phân tích và xử lý dữ liệu ñể tạo
ra sản phẩm khi có các yêu cầu về thông tin.
2.2.3. Một số ứng dụng CNTT trong quản lý dữ liệu nguồn tài nguyên ñất
2.2.3.1. Trên thế giới
Trên thế giới có rất nhiều các quốc gia, các tổ chức, các cơ quan ñã ñưa
CNTT ñể xây dựng và quản lý dữ liệu ñất nói riêng và ñất ñai nói chung. Tổ
chức nông lương thế giới FAO chính là tổ chức có những ứng dụng lớn nhất về
công nghệ thông tin trong quản lý tài nguyên.
Trong thời gian ba thập kỷ qua, bộ phận phát triển tài nguyên ñất và nước
(Land and Water Development Division - AGL) của FAO ñã dẫn ñầu về phát
triển và ứng dụng máy tính dựa trên phân tích dữ liệu và hệ thống thông tin ñể
hỗ trợ các quyết ñịnh về các vấn ñề ñất nông nghiệp, quy hoạch và quản lý tài
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
9

nguyên nước. Các hệ thống thông tin ñất và nước ñã ñược thiết lập, có ba dạng
hệ thống thông tin trong AGL là: Hệ thống ñánh giá tài nguyên ñất ñai; Hệ
thống ñánh giá tài nguyên nước; Hệ thống quản lý thuỷ lợi. Trọng tâm của các
hệ thống thông tin ñất là các phương pháp và công cụ ñể ñánh giá các tiềm năng,
nguồn lực về ñất và ñất ñai trên toàn cầu, hay cho từng quốc gia, khu vực. Hệ
thống thông tin tài nguyên nước thì quan tâm tới các hệ thống thuỷ lợi, việc
quản lý sử dụng nước với các mức ñộ canh tác ở từng khu vực và ñánh giá tài
nguyên nước của mỗi quốc gia.
Các công cụ tích hợp hệ thống gồm năm nhóm chủ yếu sau:
* Công cụ về CSDL: Bao gồm các vỏ chương trình CSDL (database
program shells) ñể tạo CSDL ñất, ñịa hình, nước, khí hậu, mùa vụ và sử dụng
ñất; cũng có thể một số CSDL ñã ñược tạo ra bằng cách sử dụng các chương

trình.
* Công cụ mô hình
- Các mô hình tăng trưởng cây trồng, và dự ñoán cả năng suất tiềm năng
và năng suất thực.
- Các mô hình về các dự toán rủi ro mất ñất và ñánh giá suy thoái ñất ñai;
- Các mô hình cân bằng nước, yêu cầu nước tưới tiêu mùa vụ và các yêu
cầu về thủy lợi.
- Các mô hình cân bằng dinh dưỡng cho cây trồng và các yêu cầu.
* Các công cụ hỗ trợ ra quyết ñịnh: có hai loại
- Hệ thống các công cụ chuyên biệt ñể hỗ trợ cho việc ñánh giá ñất dựa
trên các thông tin và kiến thức sẵn có.
- Hệ thống hỗ trợ ra quyết ñịnh ña mục tiêu (Multi-criteria decision -
support systems - MCDS) ñể phân tích tối ưu kịch bản sử dụng ñất ñai và nước.
Các công cụ MCDS tương tác tạo so sánh về các ñiều kiện sử dụng ñất và nước.
Từ ñó tìm thấy một hiệu quả và có thể chấp nhận ñược sự cân bằng giữa các yêu
cầu của các bên liên quan trong tài nguyên ñất và nước.

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
10

* Các tài liệu và các ấn phẩm
AGL có một trung tâm tài liệu thu thập và duy trì hai loại tài liệu: tài liệu
hướng dẫn kỹ thuật của FAO và ngoài FAO (thông tin quốc gia, tài liệu chuyên
biệt); bộ sưu tập hàng ngàn bản ñồ ñã ñược sử dụng trong biên soạn Bản ñồ thế
giới ñất của FAO-UNESCO, và tiếp tục ñược làm phong phú với bản ñồ mới.
* Công cụ truyền thông ña phương tiện
AGL sử dụng cơ sở Internet và Intranet ñể phổ biến các thông tin theo
Trung tâm thông tin Nông nghiệp thế giới (Worl Agriculture Information Centre
- WAICENT) và hệ thống thành viên phổ biến thông tin của FAO. Bằng cách
này, AGL ñạt các mục tiêu tiếp cận khán giả hiệu quả hơn, giảm chi phí trong tất

cả các giai ñoạn tiếp nhận, xử lý và phổ biến thông tin về tài nguyên ñất và
nước.
2.2.3.2. Tại Việt Nam
Hệ thống thông tin ñất ñai Việt Nam (Vietnam Land Information System
- VILIS)
Nguồn gốc xuất xứ của phần mềm
ðể tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin, công nghệ GIS trong công
tác quản lý ñất ñai, năm 2000, Bộ Tài nguyên và Môi trường ñã giao cho Viện
Nghiên cứu ðịa chính thực hiện ñề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước "Xây
dựng mô hình CSDL ñất ñai cấp tỉnh" với chủ nhiệm ñề tài là TS. Lê Minh, ñề
tài ñược nghiệm thu với sản phẩm chính là phần mềm hệ thống thông tin ñất ñai
ña mục tiêu VILIS.
Năm 2005, Bộ Tài nguyên và môi trường ñã chính thức giao cho Trung
tâm Viễn thám tiếp tục thực hiện hoàn thiện, nâng cấp và triển khai áp dụng
phần mềm VILIS trong lĩnh vực quản lý ñất ñai. Tên chính thức của phần mềm
là Vietnam Land Information System - VILIS.



Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
11

Chức năng cơ bản của phần mềm VILIS
VILIS là một phần mềm hệ thống thông tin ñất ñai ña mục tiêu, cung cấp
ñầy ñủ những công cụ, chức năng ñể thực hiện các công tác nghiệp vụ chuyên
môn của công tác quản lý ñất ñai.
VILIS là một phần mềm bao gồm nhiều mô ñun, mỗi mô ñun bao gồm
các chức năng hỗ trợ một nội dung của công tác quản lý Nhà nước về ñất ñai:
- Mô ñun quản lý cơ sở toán học của bản ñồ, hệ thống lưới tọa ñộ - ñộ cao
các cấp, mốc ñịa giới hành chính;

- Mô ñun quản lý CSDL ñất ñai: bản ñồ ñịa chính, hồ sơ ñịa chính, bản ñồ
trực ảnh, bản vẽ kỹ thuật…
- Mô ñun ñăng ký ñất ñai: quản lý hồ sơ, bản ñồ ñịa chính và kê khai ñăng
ký, in GCNQSDð, cập nhật và quản lý biến ñộng ñất ñai;
- Mô ñun Hỗ trợ thống kê, kiểm kê ñất ñai, thành lập bản ñồ hiện trạng sử
dụng ñất từ bản ñồ ñịa chính.
- Mô ñun quản lý hệ thống tài nguyên ñất ñai.
- Mô ñun hiển thị, tra cứu và phân phối thông tin ñất ñai, giao dịch ñất ñai
trên mạng internet/intranet theo giao diện web.
2.3. Tổng quan về kỹ thuật viễn thám
2.3.1. Những khái niệm cơ bản về viễn thám
Viễn thám ñược ñịnh nghĩa như là một khoa học công nghệ mà nhờ nó
các tính chất của vật thể quan sát ñược xác ñịnh, ño ñạc hoặc phân tích mà
không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng.
Sóng ñiện từ hoặc ñược phản xạ hoặc ñược bức xạ từ vật thể thường là
nguồn tài liệu chủ yếu trong viễn thám. Những năng lượng từ trường, trọng
trường cũng có thể ñược sử dụng.
Thiết bị dùng ñể cảm nhận sóng ñiện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể
ñược gọi là bộ cảm.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
12

Phương tiện dùng ñể mang các bộ cảm ñược gọi là vật mang, gồm khí
cầu, máy bay, vệ tinh nhân tạo, tàu vũ trụ.
Sự phát triển của viễn thám gắn liền với sự phát triển của phương pháp
chụp ảnh và thu nhận thông tin các ñối tượng trên mặt ñất. Từ năm 1858 người
ta ñã bắt ñầu sử dụng khinh khí cầu ñể chụp ảnh nhằm mục ñích thành lập bản
ñồ ñịa hình. Những bức ảnh hàng không ñầu tiên chụp từ máy bay ñược Wilbur
Wright thực hiện năm 1909 trên vùng Centocalli, Italia. Từ ñó ñến nay, phương
pháp sử dụng ảnh hàng không là phương pháp ñược sử dụng rộng rãi nhất. Trên

thế giới, việc phân tích ảnh hàng không ñã góp phần ñáng kể trong việc phát
hiện nhiều mỏ dầu và khoáng sản trầm tích.
Vào giữa những năm 1930, người ta ñã có thể chụp ảnh mầu và ñồng thời
thực hiện nhiều cuộc nghiên cứu nhằm tạo ra các lớp cảm quang nhạy với bức
xạ gần hồng ngoại có tác dụng hữu hiệu trong việc loại bỏ ảnh hưởng tán xạ và
mù của khí quyển. Từ năm 1960, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật cho phép thu
ñược hình ảnh ở các dải sóng khác nhau bao gồm cả dải sóng hồng ngoại và
sóng cực ngắn. Sau ñó sự thành công trong việc chế tạo các bộ cảm biến và các
tàu vũ trụ, các vệ tinh nhân tạo ñã cung cấp khả năng thu nhận hình ảnh của trái
ñất từ trên quỹ ñạo góp phần hữu ích cho việc nghiên cứu lớp phủ thực vật, biến
ñộng sử dụng ñất, cấu trúc ñịa mạo, nhiệt ñộ, gió trên bề mặt ñại dương …
Viễn thám có thể phân loại làm 3 loại cơ bản theo bước sóng sử dụng:
- Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại.
- Viễn thám hồng ngoại nhiệt.
- Viễn thám siêu cao tần.




Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
13

Hình 2.4 Các kênh sử dụng trong viễn thám
Nguồn năng lượng chính sử dụng trong nhóm thứ nhất là bức xạ mặt trời.
Mặt trời cung cấp một bức xạ có bước sóng ưu thế 500mµ. Tư liệu viễn thám
thu ñược trong dải sóng nhìn thấy phụ thuộc chủ yếu vào sự phản xạ từ bề mặt
vật thể và bề mặt trái ñất. Vì vậy, các thông tin về vật thể có thể ñược xác ñịnh
từ các phổ phản xạ. Tuy nhiên, radar sử dụng tia laser là trường hợp ngoại lệ
không sử dụng năng lượng mặt trời. Nguồn năng lượng sử dụng trong nhóm thứ
hai là bức xạ nhiệt do chính vật thể sản sinh ra. Mỗi vật thể trong nhiệt ñộ bình
thường ñều phát ra một bức xạ có ñỉnh tại bước sóng 10.000mµ.
Trong viễn thám siêu cao tần người ta thường sử dụng hai loại kỹ thuật
chủ ñộng và bị ñộng. Trong viễn thám siêu cao tần bị ñộng thì bức xạ siêu cao
tần do chính vật thể phát ra ñược ghi lại, còn trong viễn thám siêu cao tần chủ
ñộng lại thu những bức xạ tán xạ hoặc phản xạ từ vật thể.






Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
14

Hình 2.5 Nguyên lý thu nhận hình ảnh trong viễn thám
2.3.2. Vệ tinh viễn thám và tư liệu sử dụng trong viễn thám
2.3.2.1. Vệ tinh Landsat
Vệ tinh Landsat là vệ tinh tài nguyên của Hoa Kỳ ñược phóng lên quỹ ñạo
lần ñầu tiên vào năm 1972, cho ñến nay ñã có 7 thế hệ vệ tinh Landsat ñược
phóng lên quỹ ñạo. ðộ cao bay 705 km, góc nghiêng mặt phẳng quỹ ñạo 98
0
,
quỹ ñạo ñồng bộ mặt trời, chu kỳ lặp 18 ngày, bề rộng tuyến chụp 185km.
Hai bộ cảm của vệ tinh Landsat ñều là máy quét quang cơ: MSS
(Multispectral scanner) và TM (Thematic mapper).
Bộ cảm MSS hoạt ñộng ở dải phổ nhìn thấy và hồng ngoại (bảng 2.1)
Bảng 2.1 Kênh phổ của MSS
Kªnh phæ D¹ng ph¶n x¹ phæ
ChiÒu dµi sãng (µm)

1 Nh×n thÊy - xanh 0,5 - 0,6
2 Nh×n thÊy - ®á 0,6 - 0,7
3 Hång ngo¹i 0,7 - 0,8
4 Hång ngo¹i 0,8 - 1,1

Rừng
Nước
Cỏ ðất ðường
Nhà
Vệ tinh
Mặt trời
Hấp thụ
mặt trời

Bức xạ mặt trời
Khí quyển
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
15

ðặc ñiểm của MSS là sử dụng 4 băng phổ, mỗi băng phổ có trang bị 6
bộ thu sử dụng sợi quang học. ðộ phân giải mặt ñất từ 40m ñến 80m, ñộ rộng
ñường quét 185km.
Bộ cảm TM sử dụng vùng phổ nhìn thấy, hồng ngoại gần và hồng ngoại
nhiệt (bảng 2.2)
Bảng 2.2 Kênh phổ của TM
Kênh phổ
Bước sóng (µm)
1 0,45 - 0,52
2 0,52 - 0,60
3 0,63 - 0,69
4 0,76 - 0,90
5 1,55 - 1,75
6 10,4 - 12,5
7 2,08 - 2,35
ðặc ñiểm của TM là:
- ðộ rộng ñường quét 185km
- ðộ phân giải mặt ñất 30m
2.3.2.2. Vệ tinh SPOT
Vệ tinh SPOT ñược Pháp phóng lên quỹ ñạo năm 1986. Mỗi vệ tinh ñược
trang bị một máy quét ña phổ HRV.
Vệ tinh SPOT bay ở ñộ cao 830km, góc nghiêng mặt phẳng quỹ ñạo 98
0
7,
chu kỳ lặp 26 ngày.

Bộ cảm HRV là máy quét ñiện tử CCD – HRV có thể thay ñổi góc quan
sát nhờ một gương ñịnh hướng. Gương này cho phép thay ñổi hướng quan sát
±27
0
so với trục thẳng ñứng nên dễ dàng thu ñược ảnh lập thể.