Ứng dụng công nghệ GIS nghiên cứu biến động sử dụng đất thị trấn Mạo Khê, huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2005 đến 2010

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM



ĐẶNG THỊ PHƢƠNG TRÂM



ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỘNG
SỬ DỤNG ĐẤT THỊ TRẤN MẠO KHÊ, HUYỆN ĐÔNG TRIỀU,
TỈNH QUẢNG NINH GIAI ĐOẠN 2005 - 2010


Chuyên ngành : Quản lý đất đai
Mã số : 60 85 01 03


LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP



Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS. Đàm Xuân Vận

Thái Nguyên, năm 2012
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


i
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này do chính tôi thực hiện dưới sự hướng
dẫn khoa học của PGS.TS. Đàm Xuân Vận.
Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này của tôi hoàn toàn
trung thực và chưa hề công bố hoặc sử dụng để bảo vệ học vị nào.
Các thông tin, tài liệu trình bày trong luận văn này đã được chỉ rõ
nguồn gốc. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.


Thái nguyên, tháng 10 năm 2012
Tác giả

Đặng Thị Phương Trâm


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


ii
LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy
cô giáo giảng dạy Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Uỷ ban nhân dân
thị trấn Mạo Khê, Uỷ ban nhân dân các xã, thị trấn trên địa bàn huyện Đông

Triều, các phòng, ban, ngành có liên quan, đặc biệt sự quan tâm giúp đỡ của
cơ quan, các đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp này, tôi xin được bày tỏ lòng
biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn PGS.TS. Đàm Xuân Vận đã tận tình
hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn
tới Khoa Tài nguyên và Môi trường, Phòng Quản lý Đào tạo Sau đại học,
Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Ủy ban nhân dân huyện Đông Triều
cán bộ nhân dân các xã, thị trấn trên địa bàn huyện Đông Triều, phòng Tài
nguyên và Môi trường, các thầy, cô giáo, các bạn đồng nghiệp và gia đình đã
động viên giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này.
Do hạn chế về mặt thời gian và điều kiện nghiên cứu, nên luận văn này
của tôi chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được
những ý kiến đóng góp chân thành của các nhà khoa học, các thầy, cô giáo và
các bạn đồng nghiệp để luận văn này được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!


Thái nguyên, tháng 10 năm 2012
Tác giả

Đặng Thị Phương Trâm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


iii
MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục đích của đề tài 2

3. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 2
CHƢƠNG: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Tổng quan về GIS và các phần mềm thành lập bản đồ biến động đất đai 3
1.2. Nội dung đánh giá biến động sử dụng đất 9
1.2.1 Mục đích 9
1.2.2 Yêu cầu 10
1.2.3 Nội dung 10
1.2.4 Ý nghĩa của việc đánh giá biến động sử dụng đất đai 10
1.3. Một số đặc điểm về biến động sử dụng đất 11
1.4. phương pháp đánh giá biến động 12
1.5. Nhu cầu chuyển đổi mục đích sử dụng đất trong quá trình công nghiệp
hóa, hiện đại hóa (CNH - HĐH) ở nước ta 19
1.6. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS trong đánh giá biến
động đất đai 20
1.6.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với
GIS trên thế giới 20
1.6.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn thám kết hợp với
GIS ở Việt Nam 22
1.7. Phương pháp sử dụng số liệu thống kê, kiểm kê 26
1.8. Phương pháp hỗn hợp 27
CHƢƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 28
2.2. Phương pháp nghiên cứu 28
2.3 Nội dung nghiên cứu 29
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


iv
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30
3.1 Giới thiệu về khu vực nghiên cứu 30

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 30
3.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội 32
3.1.3 Tình hình sử dụng đất đai của thị trấn Mạo Khê 36
3.2 Đánh giá hiện trạng sử dụng đất thị trấn Mạo Khê năm 2005 36
3.3 Đánh giá hiện trạng sử dụng đất thị trấn Mạo Khê năm 2010 39
3.4. Ứng dụng GIS nghiên cứu biến động đất đai 41
3.5. Thành lập bản đồ biến động sử dụng đất giai đoạn năm 2005 - 2010 43
3.5.1 Chuẩn bị và làm sạch dữ liệu gốc ban đầu 44
3.5.2 Chuyển các đối tượng vào Arcgis và gán mã loại đất cho đối tượng
46
3.5.3 Chồng xếp 2 lớp thông tin VungHT2005 và VungHT2010 trong
Geodatabase để tạo ra vùng biến động 49
3.5.4 Làm sạch dữ liệu biến động sau khi chồng xếp (lọc biến động) 51
3.5.5 Khái quát hóa và biên tập dữ liệu 51
3.6. Đánh giá biến động đất đai 52
3.7. Phân tích nguyên nhân biến động: 60
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


v
DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Bảng ma trận biến động giữa hai thời gian a và b 17
Bảng 3.1. Cơ cấu kinh tế khu vực 33
Bảng 3.2: Hiện trạng công trình xây dựng cơ bản của thị trấn Mạo Khê 35
Bảng 3.4. Diện tích và cơ cấu các loại đất thị trấn Mạo Khê năm 2005 37

Bảng 3.5. Diện tích và cơ cấu các loại đất thị trấn Mạo Khê năm 2010 39
Bảng 3.6: Thuộc tính MaLoaiDat cho các đối tượng 48
Bảng 3.7. Biến động các loại hình sử dụng đất giai đoạn 2005 – 2010 53

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


vi
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Một bản đồ GIS sẽ là tổng hợp của rất nhiều lớp thông tin khác nhau 4
Hình 1.2. Thành phần chính của một hệ GIS 5
Hình 1.3. Phương pháp phân loại dữ liệu đa thời gian 14
Hình 1.4. Phương pháp đánh giá biến động tạo thay đổi phổ 14
Hình 1.5. Chỉ số thực vật qua hai mùa khác nhau trong năm 16
Hình 1.6. Phương pháp đánh giá biến động sau phân loại 18
Hình 1.5. Trạm thu ảnh vệ tinh &Trung tâm Quản lý Dữ liệu quốc gia 24
Hình 1.6. Bản đồ ngập lụt tỷ lệ 1/100.000 thu nhỏ (Huế) 26
Hình 3.1 Vị trí địa lý Thị trấn Mạo Khê 30
Hình 3.2: Biểu đồ cơ cấu sử dụng đất thị trấn Mạo Khê năm 2005 38
Hình 3.3: Biểu đồ cơ cấu các loại đất thị trấn Mạo Khê năm 2010 40
Hình 1.9. Quy trình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất 42
Hình 3.4: Chuẩn bị dữ liệu ban đầu 44
Hình 3.5: Chuyển các đối tượng mã loại đất 45
Hình 3.6: Chuyển đối tượng và trong Geodatabase 46
Hình 3.7: Sử dụng công cụ Delete Field giữ lại trường Level và Color 47
Hình 3.8 : Sản phẩm sau khi gán thuộc tính MaLoaiDat 49
Hình 3.9 : Lớp dữ liệu BienDong 50
Hình 3.10: Trường thuộc tính BienDong 50
Hình 3.11: Thuộc tính dữ liệu sau khi chồng xếp 51

Hình 3.12: Môi trường Microstation 52
Hình 3.13: Biểu đồ tăng, giảm theo mục đích sử dụng nhóm đất nông nghiệp
54
Hình 3.14. Biểu đồ tăng, giảm theo mục đích sử dụng nhóm đất phi nông
nghiệp 56
Hình 3.15: Biểu đồ tăng, giảm theo mục đích sử dụng nhóm đất chưa sử dụng 59
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


1
MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất đai từ lâu vẫn luôn luôn đóng vai trò quan trọng đối với sự sinh tồn
và phát triển của con người. Nó là tư liệu sản xuất đặc biệt cho sự phát triển
kinh tế xã hội, an ninh và quốc phòng. Nhưng đất đai chỉ có thể phát huy tiềm
năng vốn có dưới sự tác động tích cực của con người một cách thường xuyên.
Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa hiện nay ở nước ta, sự
chuyển dịch kinh tế từ Nông nghiệp – Công nghiệp – Dịch vụ sang Công
nghiệp – Dịch vụ - Nông nghiệp đã và đang gây sức ép lớn về đất đai. Sức ép
về dân số, tốc độ công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã kéo theo nhu cầu sử dụng
đất ngày càng tăng trong khi quỹ đất lại có hạn. Đất đai đã thực sự trở thành
“Tấc đất tấc vàng”. Trong quá trình sử dụng đất, thường nẩy sinh nhu cầu sử
dụng đất vào các mục đích khác nhau của con người. Do đó luôn có sự biến
động đất đai về sử dụng đất. Để phục vụ cho công tác quản lý của Nhà nước
thì cần làm rõ biến động sử dụng đất. Có rất nhiều phương pháp dùng để
nghiên cứu biến động sử dụng đất nhưng với sự ứng dụng rộng rãi của công
nghệ thông tin, trong đó phải kể đến ứng dụng công nghệ GIS (hệ thống thông
tin địa lý) để nghiên cứu biến động sử dụng đất.
Với khả năng tích hợp và phân tích thông tin của hệ thống thông tin địa

lý (GIS) kết hợp với các tài liệu sẵn có và phương pháp truyền thống thì việc
thành lập bản đồ biến động sử dụng đất sẽ đạt hiệu quả cao hơn giúp cho các
nhà quản lý trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng đất và đưa ra các biện pháp
để bảo vệ tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá này.
Bên cạnh việc phát triển kinh tế, gia tăng dân số là sự diễn ra nhanh
chóng của quá trình công nghiệp hóa và đô thị hóa. Quá trình này kéo theo
hàng loạt các biến động về quỹ đất và tình hình sử dụng đất (giảm diện tích
sản xuất nông nghiệp, đất đô thị ngày càng tăng lên …). Trong tình hình
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


2
chung đó, huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh cũng đã và đang diễn ra sự
biến đổi nhanh chóng trong quá trình sử dụng đất với mục tiêu phấn đấu xây
dựng huyện Đông Triều đủ tiêu chí là đô thị loại IV để trình Thủ tướng Chính
phủ quyết định thành lập thị xã Đông Triều vào năm 2015. Đóng vai trò là
vùng lõi trong tổng thể xây dựng huyện Đông Triều trở thành thị xã trước
năm 2015, thị trấn Mạo Khê, huyện Đông Triều với diện tích hơn 19km
2
, dân
số hơn 40.000 người, Thị trấn Mạo Khê là thị trấn đông dân cư nhất nước ta
hiện nay, năm 2011 Bộ Xây dựng đã công nhận là đô thị loại IV. Trong
những năm qua, do yêu cầu của phát triển kinh tế - xã hội và quá trình phát
triển đô thị hóa nên tình hình sử dụng đất của thị trấn có nhiều biến động.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế cũng như tính cấp bách của việc xác định biến
động đất đai trên địa bàn thị trấn Mạo Khê, huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh và
được sự đồng ý của Khoa Tài nguyên và Môi trường, khoa sau Đại học Trường Đại
học Nông lâm Thái Nguyên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng công nghệ
GIS nghiên cứu biến động sử dụng đất thị trấn Mạo Khê, huyện Đông Triều,
tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2005 - 2010 ”.

2. Mục đích của đề tài
- Đánh giá biến động sử dụng đất Thị trấn Mạo Khê, huyện Đông Triều,
tỉnh Quảng Ninh giai đoạn 2005-2011 trên cơ sở ứng dụng công nghệ GIS.
- Phân tích đánh giá các nguyên nhân biến động đất đai
- Đề xuất các giải pháp quản lý sử dụng đất đai và lập quy hoạch, kế
hoạch sử dụng đất đai hợp lý hiệu quả.
3. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Kết quả nghiên cứu nhằm cung cấp cách nhìn khái quát về hiện trạng sử
dụng đất của thị trấn Mạo Khê, huyện Đông Triều những năm gần đây và
phân tích biến động sử dụng đất giai đoạn 2005 – 2010 nhằm đưa ra những
giải pháp để quản lý sử dụng đất góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng đất của
thị trấn Mạo Khê, huyện Đông Triều.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


3
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tổng quan về GIS và các phần mềm thành lập bản đồ biến động đất đai
1.1.1 Khái quát chung về hệ thống thông tin địa lý (GIS)
1.1.1.1 Định nghĩa về GIS
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một tập các công cụ để thu thập, lưu
trữ, tìm kiếm, biến đổi và hiển thị các dữ liệu không gian từ thế giới thực
nhằm phục vụ thực hiện mục đích cụ thể. Đó là hệ thống thể hiện các đối
tượng từ thế giới thực thông qua:
 Vị trí địa lý của đối tượng thông qua một hệ toạ độ.
 Các thuộc tính của chúng mà không phụ thuộc vào vị trí.
 Các quan hệ không gian giữa các đối tượng (quan hệ topo).
Có nhiều định nghĩa khác nhau về hệ thống thông tin địa lý. Căn cứ vào

nguồn gốc, đối tượng, mục tiêu, thành phần hệ thống hay các phân tích khác
nhau…mà có những quan điểm khác nhau để định nghĩa về GIS.
Một số định nghĩa về GIS:
- Hệ thống thông tin Địa lý là một hệ thống bao gồm các phần mềm, phần
cứng máy tính và một cơ sở dữ liệu đủ lớn, có các chức năng thu thập, cập nhật,
quản trị và phân tích, biểu diễn dữ liệu địa lý phục vụ giải quyết lớp rộng lớn các
bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trí địa lý trên bề mặt trái đất.
- Hệ thống thông tin địa lý là một tập hợp những nguyên lý, phương
pháp, công cụ và dữ liệu không gian được sử dụng để quản lý, duy trì, chuyển
đổi, phân tích, mô hình hoá, mô phỏng, làm bản đồ những hiện tượng và quá
trình phân bố trong không gian địa lý
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
(phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


4
GIS lưu giữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp chuyên
đề có thể liên kết với nhau nhờ các đặc điểm địa lý.

Hình 1.1. Một bản đồ GIS sẽ là tổng hợp của rất nhiều lớp thông tin khác nhau
Tuỳ theo các chức năng, nhiệm vụ của mỗi hệ thống thông tin địa lý mà
có nhiều định nghĩa khác nhau về GIS như: định nghĩa theo chức năng, định
nghĩa GIS là tập hợp của các thuật toán, định nghĩa theo mô hình cấu trúc dữ
liệu… Tuy nhiên các khái niệm về GIS đều dựa trên 3 yếu tố quan trọng là:
dữ liệu đầu vào, hệ thống vi tính số kỹ thuật cao và khả năng phân tích số liệu
không gian.
Định nghĩa tổng quát theo BURROUGHT thì: “GIS như là một tập hợp
các công cụ cho việc thu thập, lưu trữ, thể hiện và chuyển đổi các dữ liệu
mang tính chất không gian từ thế giới thực để giải quyết các bài toán ứng
dụng phục vụ các mục đích cụ thể” [9].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


5
1.1.1.2 Các thành phần chính của GIS
Một hệ thống thông tin địa lý được kết hợp bới 5 thành phần chính là:
- Phần cứng;
- Phần mềm;
- Dữ liệu;
- Người sử dụng;
- Phương pháp.

Hình 1.2. Thành phần chính của một hệ GIS
- Phần cứng:
Phần cứng của một hệ GIS gồm máy vi tính, cấu hình và mạng công việc
của máy tính, các thiết bị ngoại vi nhập xuất dữ liệu và lưu trữ dữ liệu. Ngày
nay, phần mềm GIS có khả năng chạy trên rất nhiều dạng phần cứng, từ máy
chủ trung tâm đến các máy trạm hoạt động độc lập hoặc liên kết mạng.
- Phần mềm:
Phần mềm GIS cung cấp các chức năng và các công cụ cần thiết để lưu
giữ phân tích và hiển thị thông tin địa lý. Các thành phần chính trong phần
mềm GIS là: Công cụ nhập và thao tác trên các thông tin địa lý; Hệ quản trị
cơ sở dữ liệu (DBMS); Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý;
Giao diện đồ hoạ người - máy để truy cập các công cụ dễ dàng.
- Dữ liệu:
Có thể coi thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS là dữ liệu. Các
dữ liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập

Các thành phần chính của một hệ GIS
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


6
hợp hoặc mua từ nhà cung cấp dữ liệu thương mại. Hệ GIS sẽ kết hợp dữ liệu
không gian với các nguồn dữ liệu khác, thậm chí có thể sử dụng DBMS để tổ
chức lưu trữ và quản lý dữ liệu.
- Người sử dụng:
Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý
hệ thống và phát triển những ứng dụng của GIS trong thực tế. Người sử dụng
GIS có thể là những chuyên gia kỹ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống
hoặc những người dùng GIS để giải quyết các vấn đề trong công việc.
- Phương pháp:
Mỗi dự án GIS chỉ thành công khi nó được quản lý tốt và người sử dụng
hệ thống phải có kỹ năng tốt, nghĩa là phải có sự phối hợp tốt giữa công tác
quản lý và công nghệ GIS.
1.1.1.3 Ứng dụng của hệ thống thông tin địa lý trong quản lý tài nguyên thiên
nhiên và môi trường
Ngày nay, GIS là một công cụ trợ giúp quyết định sự thành công trong
nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới.
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) có khả năng đánh giá hiện trạng của quá trình,
các thực thể của tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua chức năng thu thập, quản
lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin được gắn với nền hình học
(bản đồ) nhất quán trên cơ sở tọa độ của các dữ liệu đầu vào. Do đó, việc ứng
dụng hệ thống thông tin địa lý là rất cần thiết, phù hợp với xu thế tin học hóa

xã hội và yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội của tất cả các quốc gia.
Nhờ những khả năng phân tích và xử lý đa dạng, kỹ thuật GIS hiện nay
được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, được xem là “công cụ hỗ trợ
quyết định” (decision - making support tool) đặc biệt là trong quản lý tài
nguyên thiên nhiên và môi trường. GIS được ứng dụng để quản lý các tài
nguyên như:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


7
- Tài nguyên đất;
- Tài nguyên nước;
- Tài nguyên rừng;
- Tài nguyên sinh vật;
- Tài nguyên khoáng sản…
??. Giới thiệu một số phần mềm phục vụ cho công tác xây dựng biên
tập bản đồ, chồng ghép bản đồ đánh giá biến động động sử dụng đất
1.1.3.1. Hệ thống phần mềm thành lập bản đồ số Mapping - Office
- Microstation
Microstation là phần mềm trợ giúp thiết kế (CAD) và là môi trường đồ
hoạ rất mạnh cho phép xây dựng, quản lý các đối tượng đồ họa thể hiện các
yếu tố bản đồ, Microstation còn là môi trường để chạy các phần mềm khác
như: IrasB, IrasC, Geovec, Famis, Vilis.
Microstation còn cung cấp các công cụ xuất, nhập dữ liệu đồ hoạ từ các
phần mềm khác qua các file (định dạng *.dxf,*.dwg,*.igs…)
- IrasB
IrasB là phần mềm hiển thị và biên tập dữ liệu Raster dưới dạng các ảnh
đen trắng và chạy trên nền của Microstation. Mặc dù dữ liệu của IrasB và
Microstation được thể hiện trên cùng một mặt hình nhưng nó hoàn toàn độc
lập với nhau nghĩa là việc thay đổi dữ liệu phần này không ảnh hưởng tới dữ

liệu phần kia.
Ngoài việc sử dụng IrasB để thể hiện các file ảnh bản đồ phục vụ cho
quá trình số hoá trên ảnh, công cụ Warp của IrasB được sử dụng để chuyển
đổi các file ảnh Raster (ảnh quét bản đồ) từ toạ độ hàng cột của các pixel về
toạ độ thực của bản đồ - hệ toạ độ địa lý hoặc hệ toạ độ phẳng.
Geovec là một phần mềm chạy trên nền Microtation và IrasB, nó cung
cấp các cộng cụ vector hóa bán tự động đối tượng trên nền ảnh bản đồ dạng
nhị phân (binary) với khuôn dạng của Intergraph. Mỗi đối tượng vector bằng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


8
công cụ Geovec phải định nghĩa trước các thông số đồ hoạ về màu sắc, lớp
thông tin, khi đó đối tượng này được gọi là Feature. Mỗi Feature có một tên
gọi và mã riêng biệt.
Trong quá trình vector hóa các đối tượng bản đồ, Geovec được dùng
nhiều trong vector hoá các đối tượng dạng đường.
- MRFCLean
MRFCLean được viết bằng công cụ MDL (Microtation Development
Lengauge) và chạy trên nền của Microtation. MRFCLean dùng để:
- Kiểm tra lỗi tự động, nhận diện và đánh dấu vị trí các điểm cuối tự do
bằng một ký hiệu (chữ D, hoặc x, hoặc S).
- Xoá những đường những điểm trùng nhau.
- Cắt đường, cắt 1đường thành 2 đường thành 2 điểm giao với 1
đường khác.
- Tự động loại các đường thừa có độ dài nhỏ hơn Dangle_factor nhân vối
Tolerance.
- MRFFLag
MRFFlag được kết hợp với MRFCLean, dùng để tự động hiển thị nền
màn hình lần lượt các vị trí cớ lỗi mà MCLean đã đánh dấu trước đó mà

người dùng sẽ dùng công cụ của Microtation để sửa.
1.1.3.2. Phần mềm ArcGIS
ArcGIS là phần mềm chuyên dụng được phát triển bởi ESRI – Viện
nghiên cứu hệ thống môi trường Mỹ, sử dụng để thực hiện công việc quản lý
dữ liệu không gian, dữ liệu thuộc tính và giải các bài toán phân tích không
gian.
ArcGIS bao gồm nhiều công cụ với nhiệm vụ và chức năng khác nhau,
đem lại tiện lợi cho người sử dụng. Trong đề tài, phần mềm của ArcGIS được
sử dụng là:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


9
- ArcCatalog: là công cụ quản lý dữ liệu chính, các bước tạo hay xóa một
cơ sở dữ liệu (database) đều phải thông qua ArcCatalog, có ba chế độ hiển thị
dữ liệu là Content, Preview và Metadata view.
- ArcMap: là môi trường làm việc chính của ArcGIS tại đây ta có thể
hiển thị dữ liệu dưới dạng các layer, gọi ra các công cụ trợ giúp hiển thị,
phân tích, chồng xếp các dữ liệu không gian và biên tập bản đồ.
ArcGIS hỗ trợ nhiều phần mở rộng gọi là các Extension, mỗi Extension
hỗ trợ một số chức năng chuyên biệt như: phân tích không gian (spatial
analyst), phân tích 3D (3D analyst), phân tích mạng (Network analyst), xử lý
dữ liệu, thống kê không gian
Dòng phần mềm ArcGIS du nhập vào Việt Nam từ những năm 90,

sau
các phần mềm GIS khác như MapInfo hay Geomedia. Tuy nhiên, do tính
năng mạnh mẽ và nhiều công cụ hỗ trợ nên ArcGIS được bắt đầu sử dụng
nhiều ở Việt Nam, đặc biệt với các hệ thống GIS lớn.
1.2. Nội dung đánh giá biến động sử dụng đất

Trong quá trình sử dụng đất, thường nẩy sinh nhu cầu sử dụng đất
vào các mục đích khác nhau của con người. Do đó, luôn có sự biến động đất
đai về sử dụng đất. Tùy theo nhu cầu phát triển của từng khu vực cũng như
từng mục đích sử dụng mà có sự biến động ít hay nhiều của từng loại hình sử
dụng đất.
1.2.1 Mục đích
- Đánh giá sự thay đổi toàn bộ quỹ đất đã giao và chưa giao sử dụng
về mặt định lượng diện tích các loại hình sử dụng đất trong một giai đoạn
nhất định.
- Nắm được tình hình thực tế về xu hướng sử dụng đất vào từng mục
đích cụ thể của mỗi cấp lãnh thổ.
- Làm tài liệu phục vụ công tác định hướng quy hoạch sử dụng đất và
làm cơ sở để phục vụ cho công tác quản lý đất đai của Nhà nước.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


10
1.2.2 Yêu cầu
- Đánh giá đúng sự thay đổi về mặt định lượng diện tích các loại hình sử
dụng đất, cho từng cấp lãnh thổ.
- Đáp ứng đồng bộ và hiệu quả các yêu cầu về sự thay đổi về mặt định
lượng diện tích sử dụng của từng loại đất trong một giai đoạn nhất định.
1.2.3 Nội dung
Công tác nghiên cứu biến động sử dụng đất theo mục đích sử dụng đất
như sau:
- Đất nông nghiệp:
+ Đất sản xuất nông nghiệp
+ Đất lâm nghiệp
+ Đất nuôi trồng thủy sản
+ Đất nông nghiệp khác

- Đất phi nông nghiệp:
+ Đất ở
+ Đất chuyên dùng
+ Đất tôn giáo tín ngưỡng
+ Đất nghĩa trang nghĩa địa
+ Đất sông suối và mặt nước chuyên dùng
- Đất chưa sử dụng:
+ Đất bằng chưa sử dụng
+ Đất đồi núi chưa sử dụng
+ Núi đá không có rừng cây
1.2.4 Ý nghĩa của việc đánh giá biến động sử dụng đất đai
Đánh giá biến động sử dụng đất đai có ý nghĩa rất lớn đối với việc sử
dụng đất đai: Việc đánh giá biến động của các loại hình sử dụng đất là cơ sở
phục vụ cho việc khai thác tài nguyên đất đai đáp ứng phát triển kinh tế - xã
hội và bảo vệ môi trường sinh thái.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


11
Mặt khác, khi đánh giá biến động sử dụng đất đai cho ta biết được nhu
cầu sử dụng đất đai giữa các ngành kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng. Dựa
vào vị trí địa lý, diện tích tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên của khu vực
nghiên cứu, từ đó biết được sự phân bố giữa các ngành, các lĩnh vực kinh tế
và biết được những điều kiện thuận lợi khó khăn đối với nền kinh tế - xã hội
và biết được đất đai biến động theo chiều hướng tích cực hay tiêu cực nhằm
đưa ra phương hướng phát triển đúng đắn cho nền kinh tế và các biện pháp sử
dụng hợp lý nguồn tài nguyên đất đai, bảo vệ môi trường sinh thái.
Do đó đánh giá biến động sử dụng đất có ý nghĩa hết sức quan trọng, là
tiền đề, cơ sở đầu tư và thu hút nguồn vốn đầu tư từ bên ngoài, để xây dựng
được định hướng quy hoạch sử dụng đất có hiệu quả, sử dụng hợp lý nguồn

tài nguyên quý giá của quốc gia và ổn định trên tất cả các lĩnh vực kinh tế - xã
hội.
1.3. Một số đặc điểm về biến động sử dụng đất
Biến động là bản chất của mọi sự vật, hiện tượng. Mọi sự vật, hiện
tượng không bao giờ bất biến mà luôn luôn biến động không ngừng và động
lực của mọi sự biến động đó là quan hệ tương tác giữa các thành phần của tự
nhiên và xã hội. Như vậy để khai thác tài nguyên đất đai của một khu vực có
hiệu quả, bảo vệ nguồn tài nguyên quý giá này và không làm suy thoái môi
trường tự nhiên thì nhất thiết phải nghiên cứu biến động của đất đai. Sự biến
động đất đai do con người sử dụng vào các mục đích kinh tế - xã hội có thể
phù hợp hay không phù hợp với quy luật của tự nhiên, cần phải nghiên cứu
để tránh việc sử dụng đất đai có tác động xấu tới môi trường sinh thái.
Nghiên cứu biến động đất đai là xem xét quá trình thay đổi của diện tích
đất đai thông qua thông tin thu thập được theo thời gian để tìm ra quy luật
và những nguyên nhân thay đổi từ đó có biện pháp sử dụng đúng đắn với
nguồn tài nguyên này. Biến động sử dụng đất đai bao gồm các đặc trưng sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


12
- Quy mô biến động:
+ Biến động về diện tích sử dụng đất nói chung.
+ Biến động về diện tích của từng loại hình sử dụng đất.
+ Biến động về đặc điểm của những loại đất chính.
+ Biến động về mục đích sử dụng đất.
- Mức độ biến động:
+ Mức độ biến động thể hiện qua số lượng diện tích tăng hoặc giảm của
các loại hình sử dụng đất giữa đầu thời kỳ và cuối thời kỳ nghiên cứu.
+ Mức độ biến động được xác định thông qua việc xác định diện tích
tăng, giảm và số phần trăm tăng, giảm của từng loại hình sử dụng đất đai

giữa cuối và đầu thời kỳ đánh giá.
- Xu hướng biến động: Xu hướng biến động thể hiện theo hướng tăng
hoặc giảm của các loại hình sử dụng đất; xu hướng biến động theo hướng tích
cực hay tiêu cực.
- Những nhân tố gây nên biến động sử dụng đất đai
+ Các yếu tố tự nhiên của địa phương là cơ sở quyết định cơ cấu sử dụng
đất đai vào các mục đích kinh tế - xã hội, bao gồm các yếu tố sau: vị trí địa lý,
địa hình, khí hậu, thuỷ văn, thảm thực vật, thổ nhưỡng
+ Các yếu tố kinh tế - xã hội của địa phương có tác động lớn đến sự thay
đổi diện tích của các loại hình sử dụng đất đai, bao gồm các yếu tố: sự phát
triển của các ngành kinh tế (dịch vụ, xây dựng, giao thông và các ngành kinh
tế khác, ); sự gia tăng dân số; các dự án phát triển kinh tế của địa phương; thị
trường tiêu thụ các sản phẩm hàng hoá,
1.4. phƣơng pháp đánh giá biến động
Phát hiện biến động sử dụng đất và lớp phủ bề mặt là việc làm cần thiết
trong việc hiện chỉnh bản đồ lớp phủ bề mặt và trợ giúp cho việc theo dõi,
quản lý tài nguyên thiên nhiên.
Sự biến động thông thường được phát hiện trên cơ sở so sánh tư liệu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


13
viễn thám đa thời gian hoặc giữa bản đồ cũ và bản đồ mới được hiện chỉnh
theo tư liệu viễn thám.
Các biến động có thể được chia làm hai loại chính sau: biến động theo
mùa và biến động hàng năm. Thông thường hai loại biến động này pha trộn
với nhau rất phức tạp trong khuôn khổ một bức ảnh, do vậy người giải đoán
cần sử dụng các tư liệu cùng thời gian, cùng mùa trong năm để có thể phát
hiện được các biến động thực sự.
Có rất nhiều các phương pháp nghiên cứu biến động khác nhau, tuy

nhiên có thể chia thành hai nhóm chính đó là: phương pháp so sánh sau phân
loại (từ bản đồ về bản đồ); phương pháp quang phổ (từ ảnh về ảnh). Việc sử
dụng cách này hay cách khác phụ thuộc vào đối tượng biến động cần xác
định, dữ liệu thu thập được, độ chính xác yêu cầu …
1.4.1.1 Tạo ảnh biến động từ ảnh gốc theo từng band phổ
Phương pháp chung là so sánh các giá trị độ sáng của hình ảnh (DN) của
từng band giữa hai thời điểm chụp ảnh khác nhau, bằng cách tạo ảnh hiệu số
của hai band đó:
DN(1,2) = DN(1) – DN(2)
Trong đó:
DN(1): Giá trị DN của pixel trong ảnh chụp ở thời gian (1)
DN(2): Giá trị DN của pixel trong ảnh chụp ở thời gian (2)
DN(1,2): Giá trị DN của pixel ảnh biến động giữa hai thời gian (1) và
(2). DN sẽ có các giá trị (-), (+), hoặc bằng 0.
+ Giá trị 0 là không có biến động.
+ Giá trị (-), (+) là biến động theo hai hướng khác nhau. Ví dụ đối với
band Green (band 5 của MSS hay band 2 của TM) thì giá trị âm của DN(1,2)
sẽ là biến động theo hướng tăng độ xanh, khi đó giá trị DN giảm đi. Còn đối
với các band khác, như band 4 của MSS hay band 1 của TM thì giá trị âm thể
hiện nước biến đổi theo xu thế trong hơn, sạch hơn. Đối với đất, đá thì khi
DN(1,2) dương nghĩa là đất, đá khô hơn hoặc nhiều cát hơn còn ngược lại khi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


14
DN(1,2) âm thể hiện trong thực tế nước nông hơn và bẩn hơn…
1.4.1.2 Phân loại dữ liệu đa thời gian
Tạo tổ hợp ảnh đa thời gian và phân loại chúng, khi đó những lớp biến
động sẽ có khác biệt phổ so với các lớp không biến động.

Hình 1.3. Phương pháp phân loại dữ liệu đa thời gian
Trước khi phân loại ảnh người ta ghép (chồng phủ) hai ảnh có N kênh
phổ để tạo nên một ảnh đa thời gian có 2N kênh phổ. Kết quả phân loại ảnh
chồng phủ gồm 2N kênh là một tập hợp bao gồm các lớp thay đổi và các lớp
không thay đổi.
Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào việc lấy mẫu để phân
loại ảnh, sự thay đổi theo các mùa trong năm và ảnh hưởng của khí quyển.
1.4.1.3 Tạo ảnh biến động từ ảnh của hai thời điểm khác nhau
Ảnh kết quả là vùng có sự thay đổi về phổ nhiều, sẽ là vùng có khả năng
biến động còn vùng mà kết quả của phép trừ ảnh ít hoặc bằng 0 là vùng không
có biến động.

Hình 1.4. Phương pháp đánh giá biến động tạo thay đổi phổ
Ảnh 1
Ảnh 2
Ảnh đa
thời gian
Phân loại
Đánh giá
biến dộng
Ảnh 1
Ảnh 2
Tạo thay
đổi phổ
Phân loại
Đánh giá
biến động
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

15
Từ hai ảnh viễn thám ban đầu với việc sử dụng các kỹ thuật khác nhau sẽ
tạo nên một hay nhiều kênh ảnh mới có sự thay đổi phổ. Sự khác biệt phổ
giữa các pixel có thể được tính cho từng pixel hoặc tính trên toàn cảnh cùng
với tính trên từng pixel. Phương pháp này chỉ rõ những khu vực biến động và
không biến động cũng như mức độ biến động.
1.4.1.4 Đánh giá biến động bằng tỷ số ảnh
Nơi có giá trị tỷ số ảnh gần bằng hoặc bằng 1 là nơi không biến động.
Nơi biến động sẽ có giá trị nhỏ hơn hoặc lớn hơn 1.
1.4.1.5 Tạo ảnh biến động từ ảnh chỉ số thực vật
Chỉ số thực vật được dùng rất rộng rãi để xác định mật độ phân bố
của thảm thực vật, đánh giá trạng thái sinh trưởng và phát triển của cây
trồng, làm cơ sở số liệu dự báo sâu bệnh, hạn hán, diện tích và năng suất,
sản lượng cây trồng…
Từ nhiều band phổ ảnh chỉ số thực vật của từng thời điểm sẽ được tạo
nên theo phương pháp NDVI. Công thức tính:
NDVI =
(NIR – Red)
(NIR + Red)
Trong đó:
NDVI: Chỉ số thực vật
NIR: Giá trị phản xạ phổ trong vùng cận hồng ngoại
Red: Giá trị phản xạ phổ trong vùng ánh sáng đỏ
Tạo ảnh hiệu số từ hai ảnh NDVI sẽ cho các giá trị biến động hoặc
không biến động về chỉ số thực vật. Đó là biến động về sinh khối của lá, biến
động về diện tích. Ví dụ:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


16

Hình 1.5. Chỉ số thực vật qua hai mùa khác nhau trong năm
Qua ví dụ ta thấy giữa các mùa khác nhau thì chỉ số thực vật cũng khác
nhau. Vào mùa xuân khi lá cây xanh tốt thì chỉ số NDVI xác định được là 0,72;
vào mùa thu khi lá cây chuyển sang màu vàng đỏ thì chỉ số NDVI xác định được
là 0,14. Điều này chứng tỏ giữa các mùa có sự biến động về chất lượng lá
1.4.1.6 Tạo ảnh biến động từ ảnh đã phân loại
Để áp dụng được phương pháp này, để có kết quả chính xác và tiện so
sánh việc phân loại phải được thực hiện theo nguyên tắc hai cùng: cùng hệ
thống phân loại và cùng phương pháp phân loại. Nguyên tắc đánh giá sự biến
động của hai ảnh đã phân loại là dựa vào ma trận biến động (ma trận hai
chiều). Ví dụ như bảng sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


17
Bảng 1.1. Bảng ma trận biến động giữa hai thời gian a và b
ảnh thời gian a

L1
L2
L3
L4
L5
L1
L11
L21
L31
L41

L51
L2
L12
L22
L32
L42
L52
L3
L13
L23
L33
L43
L53
L4
L14
L24
L34
L44
L54
L5
L15
L25
L35
L45
L55

ảnh thời gian b
Trên ma trận, theo cột và theo hàng là tên các đơn vị đã được phân loại
theo hai thời điểm a và b. Theo đường chéo là các đơn vị không có sự biến
động (được tô màu đánh dấu), còn lại là những biến động chi tiết của từng

đơn vị (được khoanh tròn). Ví dụ L23 là đơn vị L2 của thời điểm a biến thành
đơn vị L3 của thời điểm b.
1.4.1.7 Phương pháp phân tích Vector
Là phương pháp nghiên cứu hướng biến động của các vector thông tin
của từng pixcel trên ảnh. Có thể áp dụng phương pháp để nghiên cứu xu thế
biến động của nhiều yếu tố tự nhiên, môi trường như rừng, nước và đất.
1.4.1.8 Nghiên cứu biến động sau phân loại
Là phương pháp thông dụng nhất được áp dụng để nghiên cứu biến
động. Bản chất của nó là so sánh sự biến động của kết quả phân loại ảnh.
Để áp dụng phương pháp này cần lựa chọn hai tư liệu ảnh ở hai thời
điểm khác nhau của cùng một khu vực nghiên cứu. Độ chính xác phụ thuộc
vào độ chính xác của từng phương pháp phân loại do phải tiến hành phân loại
độc lập các ảnh viễn thám.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


18

Hình 1.6. Phương pháp đánh giá biến động sau phân loại
1.4.1 Mối quan hệ của biến động sử dụng đất với phát triển kinh tế - xã hội
và đô thị hóa
Đất đai là nguồn tài nguyên, nguồn lực vô cùng quý giá của mỗi quốc
gia song nó còn là nguồn tài nguyên hạn chế. Trong giai đoạn công nghiệp
hóa, hiện đại hóa ở nước ta hiện nay, việc tổ chức sử dụng nguồn tài nguyên
này phục vụ các mục đích phát triển kinh tế - xã hội một cách khoa học, tiết
kiệm và có hiệu quả là vô cùng quan trọng. “Đô thị hóa là một quá trình diễn
thế kinh tế - xã hội - văn hoá - không gian gắn liền với những tiến bộ khoa
học kỹ thuật, trong đó diễn ra sự phát triển các nghề nghiệp mới, sự chuyển
dịch cơ cấu lao động, sự phát triển đời sống văn hoá, sự chuyển đổi lối sống
và sự mở rộng không gian thành đô thị, song song với việc tổ chức bộ máy

hành chính và quân sự”. Theo quan điểm này thì quá trình đô thị hóa cũng
bao gồm sự thay đổi toàn diện về các mặt: cơ cấu kinh tế, dân cư lối sống,
không gian đô thị, cơ cấu lao động,… .
Chiến lược phát triển đô thị quốc gia là một bộ phận khăng khít, hữu cơ
trong chiến lược ổn định và phát triển kinh tế - xã hội của đất nước ta. Theo
dự báo, trong vài thập kỷ tới khoảng từ năm 2020 trở đi, khi các vùng tăng
trưởng kinh tế (TP Hồ Chí Minh - Biên Hoà - Vũng Tàu, Hà Nội - Hải Phòng
Ảnh 1
Ảnh 2
Phân
loại
Phân
loại
Đánh giá
biến động
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên