Phân loại sử dụng đất và lớp phủ đất đô thị ở Hà Nội bằng dữ liệu Terra ASTER

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN
PHÂN LOẠI SỬ DỤNG ĐÃT VÀ LỚP PHỦ ĐẤT ĐÔ THỊ
Ở HÀ NỘI BẰNG Dữ LIỆU TERRA ASTER
Ma sô: QT-08-44
Chủ trì đề tài: TS. Nguyễn Đình Minh
Các cán bộ tham gia: CN Nguvển Văn Pha
HÀ NỘI - 2009
BÁO CÁO TÓM TẮT
a. Tên đề tài:
PHÂN LOẠI SỬDỤNG ĐẤT VÀ LỚP PHỦ ĐẤT đ ô t h ị
Ở HÀ NỘI BẰNG DỮ LIỆU TERRA ASTER
Mã số: QT-08-44
b. Chù trì đề tài: TS. Nguyễn Đình Minh
c. Các cán bộ tham gia: CN Nguyễn Vãn Pha
d. Mục tiêu và nội dung nghiên cứu
Mục tiêu:
♦ Tim hiểu khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám vệ tinh và hộ thông tin địa lý
trong nghiên cứu sử dụng đất và lớp phủ đất ở khu vực Hà Nội, một trong hai đỏ
thị lớn nhất ờ Việt Nam;
♦ Góp phần đẩy mạnh công tác đào tạo và nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn
thám và GIS trong lĩnh vực tài nguyên và môi trường ỞĐHKHTN, ĐHQGHN.
Nội dung:
1) Tổng quan tài liệu về sử dụng đất, lớp phủ đất và dữ liệu Terra ASTER
2) Thu thập dữ liệu ảnh số vệ tinh Terra ASTER và dữ liệu đối chiếu liên quan đến
sử dụng đất và lớp phù đất ở khu vực Hà Nội;
3) Tiến hành phân loại sử dụng đất và lớp phù đất ở Hà Nội từ ảnh vệ tinh Terra
ASTER đã thu thập bằng phương pháp xử lý ảnh số và GIS; và
4) Đánh giá kết quả phân loại sử dụng đất và lớp phủ đất khu vực Hà Nội bâng ảnh
vệ tinh Terra ASTER, phương pháp xử lý ảnh sô vệ tinh và GIS.
e. Các kết quả đạt được

1. Một báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu với các hình và biểu bảng minh họa kết
quả phân loại sử dụng đất và lớp phủ đất ờ Hà Nội bằng dữ liệu Terra ASTER,
phương pháp xử lý ảnh số và GIS.
2. Một bài báo đã được đăng trong tuyển tạp các báo cáo khoa học và được trinh
bày tại Hội thảo quốc tế vể Bien đổi khí hậu và Phát triển bền vững, Hà Nội,
năm 2008.
3. Kết quả khai thác thông tin sử dụng đất và lớp phủ đất đò thị từ dữ liệu Terra
ASTER bằnơ phần mểm viẻn thám và GIS là nhỡn” tài liêu quy có thế áp dụng
cho các nghiên cứu tiếp theo liên quan đến quy hoạch và quản lý tài nguyên và
môi trường ở thủ đô Hà Nội theo hướng phát triển bền vững.
4. Đề tài đã góp phần nâng cao năng lực nghiên cứu khoa học của cán bộ khoa Địa
lý, ĐHKHTN, ĐHQGHN.
5. Để tài đã góp phần nâng cao chất lượng dạy và học các môn viễn thám và GIS,
và giúp sinh viên làm khoá luận tốt nghiệp tại ĐHKHTN, ĐHQGHN.
f. Tinh hình kinh phí của đề tài
Đã thực hiện chi các khoản mục theo dự toán.
XÁC NHẬN CỦA BAN CHỦ NHIỆM K.HOA CHỦ TRÌ ĐỀ TÀI
NGUYỄN ĐÌNH MINH
XÁC NHẬN CỦA TRƯỜNG
Prió míu THƯỚNG
SUMMARY REPORT
a. Research Title:
CLASSIFYING THE URBAN LAND USE AND LAND COVER
IN HANOI USING TERRA ASTER DATA
Code: QT-08-44
b. Principal Investigator: Nguyen Dinh Minh, Faculty of Geography, Hanoi Univ. of
Science
c. Participating Members: BS. Nguyen Van Pha
d. Research Objectives and Contents
Objectives:

♦ To explore the applicability of satellite remote sensing and GIS technologies in
the study of land use and land cover in the Hanoi area, one of two largest cities
in Vietnam;
♦ To contribute to the promotion of training and research on applications of
remote sensing and GIS in the field of natural resources and environment at
Hanoi University of Science, VNU.
Contents:
1) To overview materials on [and use, land cover and Terra ASTER data;
2) To collect digital Terra ASTER satellite imagery and reference data concerning
land use and land cover in the Hanoi area.
3) To classify the collected satellite imagery using digial image processing and GIS
techniques; and
4) To examine the results of land use and land cover classifications in the Hanoi
area using Terra ASTER data, digital image processing and GIS.
e. Results
1. A final report with illustrative figures, tables and charts on the results of
classifying land use and land cover in Hanoi using Terra ASTER data, digital
image processing and GIS
2. A research paper was published in the proceedings and presented at the
International Symposium on Climate Change and Sustainability, Hanoi, 2008.
3. The research project provides valuable reference materials for further studies
related to plannins and management of natural resources and environment in
Hanoi capital for sustainable development.
4. Contribution to improved research capacity of the Faculty of Geography, HUS,
VNƯ.
5. Contribution to enhanced teaching and learning remote sensing and GIS courses
at HUS, VNU.
MỤC LỤC
Trang
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

Danh mục các hình
Danh mục các bảng
1. MỞ ĐẦU 1
1.1 Đặt vấn đề 1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2
1.3 Nội dung nghiên cứu 2
2. TỔNG QUAN VỂ PHÂN LOẠI s ử DỤNG ĐÂT, LỚP PHỦ ĐẤT 3
VÀ D ữ LIỆU TERRA ASTER
2.1 Các định nghĩa 3
2.2 Phân loại sử dụng đất và lớp phủ đất 8
2.3 Đặc điểm của ảnh vệ tinh Terra ASTER 11
3. PHÂN LOẠI SỬ DỤNG ĐẤT VÀ LỚP PHỦ ĐẤT ĐÔ THỊ Ở HÀ 14
NỘI BẰNG ẢNH VỆ TINH TERRA ASTER
3.1 Khu vực nghiên cứu 14
3.2 Dữ liệu sử dụng 17
3.3 Xử lý và phân tích dữ liệu 20
3.4 Kết quả và thảo luận 24
4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO 44
PHỤ LỤC
PHIẾU ĐẢNG KÝ KẾT QUẢ
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIÊT TẮT
ASTER
Bộ cảm đo phản xạ và phát xạ nhiệt vũ trụ nâng cao
CSDL
Cơ sờ dữ liệu
ESRI
Viện nghiên cứu hệ thống môi trường
ETM+
Bộ cảm lập bản đồ chuyên để tăng cường

ESDI
Giao diện dữ liệu khoa học trái đất
GIS Hệ thông tin địa lý
GLCF
Cơ sở tiện ích lớp phủ đất toàn cầu
GLOVIS Hệ thống hiên thị ảnh vệ tinh toàn cầu
GPS
Hệ thống định vị toàn cầu
IKONOS
Vệ tinh lập bản đồ
Landìsat
Vệ tinli lục địa
MODIS
Thiết bị đo bức xạ phổ tạo ảnh phân giải trung bình
MSS
Máy quét đa phổ
NASA
Cơ quan không gian và hàng không quốc gia Mỹ
NDVI
Chỉ số thực vật chuẩn hoá
NDWI
Chỉ số nước
SPOT
Vệ tinh quan sát trái đất
SWIR
Hổng ngoại sóng ngắn
TM
Bộ cảm lập bản đồ chuyên đề
TNMT
Tài nguyên và môi trường

TIR
Hổng ngoại nhiệt
UNEP
Chương trình môi trường của Liên hợp quốc
USGS
Cục Địa chất Hoa Kỳ
VNIR
Cặn hổng ngoại nhìn thấy
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình sô Tên hình Trang
1 Các băng ảnh ASTER và Landsat ETM+ 13
2 Vị trí thành phố Hà Nội 14
3 Sự táng dân số đô thị ở Hà Nội 17
4 Toàn cảnh ASTER cận hồng ngoại băng 3N (trái) và 18
hồng ngoại nhiệt băng 10 (phải), Hà Nội, 16/11/01
5 Các bước xử lý và phân tích ảnh vệ tinh Terra ASTER 21
trong nghiên cứu sử dụng đất và lớp ph 1 đất khu vực Hà
Nội
6 VỊ trí cửa sổ ảnh nghiên cứu 22
7 Cửa sổ ảnh cận hồng ngoại ASTER băng 3N, Hà Nội, 24
16/11/01
8 Biểu đồ phân bố chỉ sỏ nước khu vực Hà Nội, 16/11/01 25
9 Nước mạt và các đối tượng khác ở khu vực Hà Nội 26
10 Chỉ số thực vật chuẩn hóa NDVI ASTER khu vực Hà 28
Nội, 16/11/01
11 Chỉ sô thực vật NDVI MODIS Hà Nội và các tỉnh dọc 28
sông Hồng, 11/2002
12 Ảnh IKONOS khu vực hồ Hoàn Kiếm, 30/03/2000 29
13 Ảnh IKONOS khu vực Lăng Bác, 30/03/2000 30
14 Chi sô thực vật NDVI ASTER với ranh giới phường xã ở 31

Hà Nội
15 Biểu đổ phân bố chỉ sô thực vật khu vực Hà Nội, 32
16/11/01
16 Phân bố thực vật ở khu vực Hà Nội, 16/11/2001 33
17 Cửa sổ ảnh tổ hợp màu giả ASTER khu vực Hà Nội, 34
16/11/01
18 Phân loại không có hướng dẫn SDĐ&LPĐ khu vực Hà 35
Nội, 16/11/01
19 Phân loại có hướng dẫn SDĐ&LPĐ khu vực Hà Nội, 35
16/11/01
20 Cửa sổ ảnh hồng ngoại nhiệt ASTER kênh 10 khu vực Hà 37
Nội, 16/11/01
21 Đường Kim Mã, Hà Nội 38
22 Trường Hà Nội Amsterdam 38
23 Khu vực Lãng Bác 39
24 Mặt nước Hồ Tây 39
25 Đầm Sen Tây Hổ 40
26 Khu dân cư ở trong và ngoài đê sông Hồng 40
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng Tên bảng Trang
số
1 Loại ảnh đại diện cho cấp phân loại sử dụng đất và lớp phủ 9
đất
2 Đặc điểm bộ cảm ASTER 13
3 Đặc điểm của các tệp dữ liệu Terra ASTER ở mức 1B 19
4 Thống kê SDĐ/LPĐ khu vực Hà Nội 36
1. MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Sử dụng đất và lớp phủ đất là các hiện tượng, các quá trình địa lý đóng vai trò
quan trọng trong sự tồn tại và phát triển của con người. Thông tin sử dụng đất và lớp

phủ đất là đầu vào không thể thiếu trong các quyết định quy hoạch, quản lý sử
dụng hợp lý tài nguyên và bảo vệ môi trường ở mọi quốc gia trên.thế giới. Do vậy,
việc nghiên cứu khai thác thông tin sử dụng đất và lớp phủ đất sao cho hiệu quả từ
ảnh vệ tinh các loại nhằm khắc phục các nhược điểm của các phương pháp truyền
thống đã trở thành mối quan tâm lớn của các nhà khoa học và quản lý ở trong và
ngoài nước (Eastman, 1997, 2001; Haưis, 1987; Lillesand and Kiefer, 1994;
Lunetta and Elvidge, 1998; Lyon et al, 1998; Rouse et al., 1973 )-
Từ 1972 đến nay, viễn thám vệ tinh đã tạo ra một lượng lớn dữ liệu cho các ứng
dụng kinh tế, xã hội và môi trường. Nhiều loại ảnh vệ tinh mới như Landsat ETM+,
Teưa MODIS, ASTER đã tiếp tục được thu nhận để hiểu rõ hơn tài nguyên và môi
trường trái đất. Theo hướng đó, sử dụng đất và lớp phủ đất ở các đô thị đã trở thành
các đề tài nghiên cứu đầy thách thức và lý thú (Dousset and Gourmelon, 2003;
Voogt and Oke, 2003; Netzband et al. 2007; Yow, 2007).
Hà Nội là thủ đô của Việt Nam, một nước đang phát triển có tốc độ đô thị hoá
nhanh. Để thông tin tốt hơn về sử dụng đất và lớp phủ đất khu vực Hà Nội phục vụ
phát triển kinh tế xã hội ở thủ đô cần phải tiếp tục thực hiện các đề tài nghiên cứu
sử dụng nguồn dữ liệu mới và các phương pháp phàn tích hiện đại như ảnh vệ tinh,
phương pháp xử lý ảnh số và GIS đã và đang được ứng dụng thành công ở nhiều
nước trên thế giới.
Xuất phát từ thực tế trên, đề tài mang mã số QT-08-44 “Phán loại sử dụn% đất
và lớp phủ đất đô thị ở Hà Nội bằng dữ liệu Terra ASTER” đã được hình thành,
chấp thuận và hoàn thành tại khoa Địa lý, Truơng Đại học KHTN, Đại học Quốc
gia Hà Nội.
1
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của đề tài là:
♦ Tim hiểu khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám vệ tinh, cụ thể là ảnh Terra
ASTER, phương pháp xử lý ảnh số và hệ thông tin địa lý trong nghiên cứu phân
loại sử dụng đất và lớp phủ đất ở Hà Nội, một trong hai đô thị lớn nhất ở Việt
Nam;

♦ Góp phần đẩy mạnh công tác đào tạo và nghiên cứu ứng dụng công nghệ viễn
thám và GIS trong lĩnh vực tài nguyên và môi trường ở ĐHKHTN, ĐHQGHN.
1.3 Nội dung nghiên cứu
1) Tổng quan về sử dụng đất, lớp phủ đất và dữ liệu vệ tinh Teưa ASTER;
2) Thu thập dữ liệu ảnh số vệ tinh Terra ASTER, bản đồ, báo cáo, ảnh mặt đất và
các dữ liệu bổ trợ khác liên quan đến sử dụng đất và lớp phủ đất ở Hà Nội;
3) Tiến hành phân loại ảnh, lập bản đồ và phân tích thống kê sử dụng đất và lớp
phủ đất ở Hà Nội từ ảnh ASTER đã thu thập bằng phương pháp xử lý ảnh số và
GIS; và
4) Đánh giá kết quả phân loại sử dụng đất và lớp phủ đất ở Hà Nội từ dữ liệu Terra
ASTER bằng phương pháp xử lý ảnh sô' vệ tinh và GIS.
Báo cáo này trình bày kết quả nghiên cứu của đề tài trong thời gian một năm
2008-2009. Nhân dịp này, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Bộ môn Bản đồ,
Viễn thám và Hệ thông tin địa lý, Ban chủ nhiệm khoa Địa lý, Phòng Khoa học
Công nghệ, ĐHKHTN và bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ tác giả trong quá trình
thực hiện đề tài.
2
2. TỔNG QUAN VỀ s ử DỤNG ĐẤT, LÓP PHỈ ĐẤT VÀ DỮ LIỆU TERRA
ASTER
2.1 Các định nghĩa
Sử dụng đất và lớp phủ đất
Đất đai là tài nguyên môi trường quý giá của mỗi quốc gia. Theo FAO, đất
đai (Land) bao gồm không chỉ chất đất mà cả các tính ‘chất địa chất, địa hình, khí
hậu, thuỷ văn, lớp thực vật che phủ, động vật và vi sinh vật trên mảnh đất đó.
Sử dụng đất và lớp phủ đất là hai khái niệm khác nhau về đất đai. Sử dụng đất
phản ánh hoạt động của con người hay chức năng kinh tế, xã hội và môi trường gắn
với một mảnh đất cụ thể như đất nông nghiệp, đất ở, đất chuyên dùng, rừng phòng
hộ, rừng sản xuất, rừng đặc dụng v.v. Nói cách khác, sử dụng đất đề cập đến cách
đất đai được sử dụng bời con người. Ví dụ, đất đai được dùng vì mục đích thương
mại (cửa hàng, vãn phòng, cân hộ, v.v) hay vì mục đích công nghiệp (nhà máy,

xưởng lắp ráp) hay đất đai được dùng vì mục đích giải trí hay nông nghiệp. Mặt
khác, lớp phủ đất đề cập đến thực vật, công trình, hay các đối tượng khác bao phủ
đất đai. Ví dụ, đất đai bị bao phủ bởi cỏ, cây, nước, hay các tòa nhà lớn có thảm cỏ
xung quanh. Nói cách khác, lớp phủ đất là biểu hiện tự nhiên của bề mặt trái đất
liên quan đen các kiểu đối tượng hay các vật liệu có mặt trên nó. Đất, nưóc và thảm
thực vật là các lớp phủ đất đai chính trên trái đất. Hai thửa đất có thể có cùng kiểu
lớp phủ đất, nhưng có kiểu sử dụng đất khác nhau. Chẳng hạn, một nhà máy công
nghiệp lắp ráp các bộ phận điện tử có thể trông, từ bên ngoài rất giống một tòa nhà
văn phòng có nhà kho phân phối. Cái thứ nhất là một ví dụ về sử dụng công nghiệp,
cái sau là một ví dụ về sử dụng thương mại. Hai thửa đất có sử dụng đất giống nhau
có thể có lớp phủ đất khác nhau. Một sân gôn và một tòa nhà văn phòng cả hai là sử
dựng đất thương mại. Cái thứ nhất có thể có lớp phủ đất là cỏ, trong khi cái sau có
ihẻ được coi là đất đã xây dựng.
3
Anderson et al. (1976) định nghĩa SDĐ là những hoạt động của con người
trên đất và trực tiếp liên quan đến đất", còn LPĐ là các cấu trúc thực vật và nhân
tạo bao phủ lên mặt đất. Theo FAO (Gregorio, 1996), LPĐ là lớp phủ tự nhiên quan
sát được, nhìn thấy được từ mặt đất hay bằng viễn thám, kể cả thực vật (tự nhiên
hay trồng trọt) và công trình nhân tạo (nhà, đường xá ) phủ trên bề mật trái đất.
SDĐ có thể được xác định như hàng loạt các hoạt động được thực hiện nhằm tạo ra
một hay nhiều sản phẩm hoặc dịch vụ. Theo định nghĩa này một đơn vị SDĐ có thể
xuất hiện ở một hoặc nhiều noi, ngược lại một mảnh đất có thể có một vài loại hình
sử dụng đất khác nhau trên chính mảnh đất đó.
Theo Cơ sở lớp phủ đất toàn cầu (GLCF), LPĐ là các đối tượng thực vật, địa
chất, thủy văn hay nhân sinh có thể cảm nhận được trên bề mạt đất đai của hành
tinh. Các đối tượng đó, như rừng, đô thị, đất trồng trọt và đụn cát, có thể đo lường
và xếp hạng hay phân loại bằng ảnh vệ tinh.
Tóm lại, LPĐ là khái niệm được dùng để chi các đối tượng tự nhiên hay nhân
tạo bao phủ bề mặt trái đất, còn SDĐ là khái niệm được dùng để chi mực đích sử
dụng đất.của con người. Sử dụng đất và lớp phủ đất ảnh hưởng đến biẽn đổi khí hậu

và ngược lại. Do vậy, việc nghiên cứu SDĐ và LPĐ là hết sức cần thiết trong bối
cảnh toàn cầu hóa và biến đổi khí hậu.
Đó thị
Theo Bách khoa toàn thư mở Wikipedia, đô thị được định nghĩa khác nhau
tại các quốc gia trên thế giới. Thông thường mật độ dân số tối thiểu cần thiết để
được gọi là một đô thị phải là 400 người trên một cây sô' vuông hay 1000 người trên
một dặm vuông Anh. Các quốc gia châu Âu định nghĩa đô thị dựa trên cơ bàn việc
sừ dụng đất thuộc đô thị, không cho phép có một khoảng trống tiêu biểu nao 1ỚI1
hơn 200 mét. Dùng không ảnh chụp từ vệ tinh thay vì dùng thống kẽ từng khu phố
đè quyết định ranh giới của đô thị. Tại các quốc gia kém phát triển, ngoài việc sử
4
dụng đất và mật độ dân sô nhất định nào đó, một điều kiện nữa là phần đông dàn só
thường là 75% trở lên, không có hành nghề nông nghiệp hay đánh cá.
Tại Úc, các đô thị thưòng được định nghĩa như là những khu dân cư chen chúc
có từ 1000 người trở lên và mật độ dân cư phải tối thiểu là 200 người trên một cây
số vuông. Tại Trung Quốc, một đô thị là một khu thành thị, thành phố và thị trấn có
mật độ dân số hơn 1.500 người trên một cây sô' vuông. Đối với các khu thành thị có
mật độ dân số ít hơn 1.500 người trên một cây số vuông thì chỉ dân số sống trong
các đường phố, nơi có dân cư đông đúc, các làng lân cận nhau được tính là dân số
thành thị. Tại Pháp, một đô thị là một khu vực bao gồm một vùng phát triển do xây
cất (gọi là một "đơn vị thành thị" (unité urbaine) - gần gi^Mg như cách định nghĩa
của đô thị Bắc Mỹ và các vùng vành đai ngoại ô (couronne périurbaine). Mặc dù
cách dịch chính thức thuật từ aire urbaine của INSEE là "urban area" trong tiếng
Anh, đa số người Bắc Mỹ sẽ nhận thấy rằng nó tương tự với định nghĩa về vùng đô
thị của minh.Tại Nhật Bản, các đô thị được định nghĩa như là các vùng cận kề nhau
gồm các khu dân cư đông đúc. Điểu kiện cần thiết là đô thị phải có mật độ dân số
trên 4.000 người trên một cây số vuông. Cục thống kê Tân Tây Lan định nghĩa đô
thị Tân Tày Lan cho các mục đích thống kê. Chúng là các khu định cư có dân số
trên 1000 người. Tại Ba Lan, định nghĩa chính thức về "đô thị" đơn giản là ám chỉ
đến các địa phương có danh xưng là thị trấn, thành phố. Vùng "nông thôn" là những

vùng nằm ngoài ranh giới của các thị trấn này. Sự phân biệt đơn giản này có thể gây
lầm lẫn trong một số trường hợp vì một số địa phương có danh xưng làng xã có thể
có dân số đông hơn các thị trấn nhỏ. Tại Hoa Kỳ, có hai loại khu đô thị. Thuật từ
urbanized area dùng để chỉ một khu đô thị có từ 50.000 dân trở lên. Các khu đô thị
dưới 50.000 dân được gọi là urban cluster. Cụm từ Urbanized areas được sử dụng
lần đầu tiên tại Hoa Kỳ trong cuộc điểu tra dân số nãm 1950 trong khi cụm từ urban
cluster được thêm vào trong cuộc điều tra dân số năm 2000. Có khoảng 1371 khu
đò thị trên 10.000 người tại Hoa Kỳ. Cục điều tra dãn sô Hoa Kỳ định nshĩa một
khu đô thị như "những cụm thống kê cốt lõi có mật độ dân số ít nhất là 1.000 người
5
trên một dặm vuông Anh hay 386 người trên một cây số vuông và những cụm thống
kê xung quanh nó có tổng mật độ dân số ít nhất là 500 người trên một dặm vuông
hay 193 người trên một cây số vuông." Khái niệm về khu đô thị được Cực điều tra
dân số Hoa Kỳ định nghĩa thường được dùng như thước đo chính xác hơn diện tích
của một thành phô' vì trong các thành phố khác nhau cũng như tiểu bang khác nhau,
đường phân giới giữa các ranh giới thành, phố và khu đô thị của thành phô' đó
thường không như nhau. Thí dụ, thành phố Greenville, South Carolina có dân số
thành phố dưới 60.000 nhưng khu đô thị có trên 300.000 người trong khi đó
Greensboro, North Carolina có dân số thành phố trên 200.000 nhưng dân số khu đô
thị khoảng 270.000. Điều đó có nghĩa là Greenville thật sự "lớn hơn" theo một số ý
nghĩa và mục đích nào đó nhưng không phải theo một số ý nghĩa và mục đích khác,
thí dụ như thuế, bẩu cử địa phương. Khoảng 70% dân số Hoa Kỳ sống bên trong
ranh giới của các khu đô thị (210 trong số 300 triệu người). Tổng cộng thì các khu
đô thị này chiếm khoảng 2% diện tích Hoa Kỳ. Phần lớn cư dân đô thị là những
người sống ở ngoại ô. Cư dân sống trong thành phô' trung tâm cốt lõi chiếm khoảng
30% dân số khu đô thị (khoảng bO trong 210 triệu người).
Tại Việt Nam. theo nghị định số 72/2001/NĐ-CP ngày 5 tháng 10 nãm 2001
của Chính phủ Việt Nam vể việc phân loại đô thị và cấp quản lý đô thị, đô thị là khu
dân cư tập trung có những đặc điểm sau:
1) Về cấp quản lý, đô thị là thành phố, thị xã, thị trấn được cơ quan nhà nước có

thẩm quyền quyết định thành lập;
2) Về trình độ phát triển, đô thị phải đạt được những tiêu chuẩn sau:
• Là trung tâm tổng hợp hoặc trung tâm chuyên ngành, có vai trò thúc đẩy sự
phát triển kinh tế - xã hội cùa cả nước hoặc một vùng lãnh thổ như: vùng liên
tỉnh, vùng tỉnh, thành phố trực thuộc Trung ương hoặc vùng trong tỉnh, trong
thành phố trực thuộc Trung ương; vùng huyện hoặc tiểu vùng trong huyện.
• Đối với khu vực nội thành phố, nội thị xã, thị trấn tỷ lệ lao động phi nông
nghiệp tối thiểu phải đạt 65% tổng số lao độns; cơ sớ ha tánc phục vụ các
6
hoạt động của dân cư tối thiểu phải đạt 70% mức tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết
kế quy hoạch xây dựng quy định cho từng loại đô thị, quy mô dân số ít nhất
là 4000 người và mật độ dân số tối thiểu phải đạt 2000 người/km2.
Các loại đô thị ở Việt Nam bao gồm:
• Đô thị loại đặc biệt (2 thành phố): Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh.
• Đô thị loại 1 (4 thành phố): Hải Phòng; Đà Nẵng; Huế; Vinh.
• Đô thị loại 2 (14 thành phô’): Cần Thơ; Nha Trang; Biên Hoà; Việt Trì; Thái
Nguyên; Hạ Long; Nam Định; Thanh Hoá; Quy Nhem; Buôn Ma Thuột; Đà
Lạt; Hải Dương; Mỹ Tho,Vũng Tàu.
• Đô thị loại 3 (38 thành phố, thị xã): Các thành phố còn lại, các #thị xã: Thủ
Dầu Một; Châu Đốc; Tân An; Đông Hà; Kon Turn; Bà Rịa; Bạc Liêu; Hưng
Yên; Sa Đéc; Bến Tre.
• Đô thị loại 4: Các thị xã còn lại.
• Đô thị loại 5: Các thị trấn.
Hiện nay, Việt Nam đã có 743 đô thị các loại, dãn số đô thị đạt gần 30% so với
dân số toàn quốc. Theo định hướng phát triển đô thị Việt Nam đến nãm 2020 tỷ lệ
đô thị hoá của Việt Nam sẽ đạt tới 45% tổng dân số toàn quốc. Ngày 8/11 hàng
năm là “Ngày đô thị Việt Nam” và tổ chức lần đầu tiên vào 8/11/2008. Đây cũng là
“Ngày đô thị hoá thế giới” đã được tổ chức hàng năm để công nhận, tôn vinh vai trò
của công tác quy hoạch.
Sử dụng đất và lớp phủ đất đô thị được hiểu trong nghiên cứu này là sử dụng đất

và lớp phủ đất ở các đô thị. Như vậy, sử dụng đất và lớp phủ đất ở Hà Nội là một ví
dụ cụ thể. Trong các đô thị ở Việt Nam, Hà Nội đóng vai trò của một thành phố đa
chức năng, thủ đô của một quốc gia đang phát triển với trên 80 triệu dân. Từ
I/8/2008 Hà Nội trở thành đô thị lớn nhất cả nước với diện tích trên 3000 km2.
Việc quy hoạch và quàn lý sử dụng đất và lớp phú đất ớ Hà Nội theo hướng phát
triển bền vững đã trờ thành một công tác cấp bách đầy khó khăn, thách thức đòi hỏi
7
sử dụng hiệu qủa các công nghệ thông tin không gian như viễn thám, GIS và GPS.
Nghiên cứu này là một nỗ lực theo hướng đó.
2.2 Phân loại sử dụng đát và lớp phủ đãt
Phân loại sử dụng đất và lớp phủ đất là một hình thức phân loại tài nguyên
môi trường theo dấu hiệu tự nhiên và kinh tế xã hội. Hệ thống phân loại sử dụng đất
và lớp phủ đất là tiền để cho lập bản đồ sử dụng đất và lớp phủ đất phục vụ quy
hoạch và quản lý tài nguyên môi trường. Hệ thống phân loại bao gồm các lớp dùng
để phân loại trong khi hệ thống chú giải là hệ thống lớp dùng để trình bày kết quả
phân loại và được quyết định bởi người sử dụng và như vậy người sử dụng có thể tạo
ra nhiều chú giải từ một hệ thống phân loại sử dụng đất và lớp phủ đất.
Có hai nguồn dữ liệu chính để phân loại và lập bản đồ sử dụng dụng đất và
lớp phủ đất là dữ liệu mặt đất và dữ liệu viễn thám. Sự ra đời và phát triển của công
nghệ viễn thám, đặc biệt là viễn thám vệ tinh đã tạo cơ hội tốt cho việc cung cấp
thông tin về sử dụng đất và lớp phủ đất. Thông tin về lớp phủ đát được coi là thông
tin bậc một hay thông tin có thể dẫn xuất trực tiếp từ ảnh viễn thám trong khi thông
tin sử dụng đất được coi là thông tin bậc hai có thể dẫn xuất được từ ảnh viễn thám.
Để khai thác các thông tin đó, một loạt hệ thống phân loại sử dụng đất và lớp phủ
đất bằng dữ liệu viễn thám đã được xây dựng và áp đụng. Hệ thống phân loại lớp
phù đất cấp châu lục do Chương trình CORINE (CCE, 1993) đưa ra bao gồm ba
mức. Mức thứ nhất bao gồm lãnh thổ nhân tạo, nông nghiệp, rừng, vùng ẩm ướt và
mặt nước. Chương trình Địa quyển-Sinh quyển quốc tế (IGBP, 1996) đã đưa ra phân
loại lớp phủ đất cấp lục địa cho Bắc Mỹ sử dụng dữ liệu NOAA có độ phân giải
không gian lkm và kiểm chứng bằng ảnh phân giải cao. Ba tiêu chuẩn phân loại

được sử dụng là sinh khối trên mặt đất (thực vật lưu niên hay thường niên), tuổi thọ
cùa lá (thường xanh hay rụng lá) và kiểu lá (lá kim, lá rộng và cỏ). Hệ thống phân
loại của IGBP bao gồm 17 lớp: 11 lớp thực vật tự nhiên, 3 lớp đất đã phát triển và
8
khảm và 3 lớp không có thực vât. Gần đây, hê thống phân loại này đã được áp dụng
vào lập bản đồ lớp phủ đất toàn cầu bằng ảnh MODIS.
Tại Mỹ, hệ thống phân loại sử dụng đất và lớp phủ đất của Cục địa chất Mỹ
để dùng với dữ liệu viễn thám còn gọi là hệ thống phân loại Anderson được sử dụng
rộng rãi (Anderson et al. 1976; Lillesand and Kiefer, 1994). Đó là hệ thõng phân
loại động có cấu trúc phân cấp có thể tinh chỉnh với dữ liệu mới có độ phân giải cao
hơn. Hệ thống phân loại Anderson có 4 cấp hay mức phân loại. Cấp phân loại đầu
tiên bao gồm 9 hạng là đất đô thị và xây dựng, đất nông nghiệp, đất chăn thả tự
nhiên, đất rừng, nước, đất ướt, đất cằn, đất lạnh, tuyết và băng quanh năm. Các hạng
có thể được chia thành phụ hạng. Ví dụ, hạng 1 ở cấp I (đất đô thị) có thể được chia
thành các phụ hạng cấp II như 11. Đất ở mật độ thấp, 12. Đất ở mật độ trung bình,
13. Đất ở mật độ cao, 14. Thương mại, 15. Công nghiệp, 16. Cơ quan, 17. Đất khai
thác, 18. Đất đô thị mở, kể cả công viên và sân gôn. Trong hệ thống phân loại này,
đất dô thị hay xây dựng được định nghĩa là đất được che phủ bởi các công trình, ví
dụ thành phố, thị xã, làng, các đường quốc lộ, cơ sở giao thông, năng lượng, liên lạc
và các vùng chiếm bởi các nhà máy, trung tâm thương mại, công nghiệp. Nhóm đất
này được ưu tiên trong phân loại so với các nhóm khác khi nhiều tiêu chuẩn được
thoả mãn. Ví dụ, đất ở có đủ lớp phủ cây đáp ứng tiêu chuẩn đất rừng phải được xếp
trong nhóm đất đô thị hay xây dựng. Các loại ảnh đại diện cho các cấp hay mức
phân loại thay đổi từ ảnh vệ tinh phân giải thô đến ảnh máy bay tỷ lệ lớn (Bảng 1 .)■
Bảng 1. Loại ảnh đại diện cho cấp phân loại sử dụng đất và lớp phủ đất
Cấp phân loại
Loại ảnh đại diện
I
Landsat MSS
II

Landsat TM, ETM+ và SPOT, ảnh máy bay tỷ lệ nhò
III
Ánh má) bay tỷ lê vừa
IV
Anh máy bay tỷ lộ lớn
Nguồn: Lillesand and Kiefer, 1994
9
Tại Việt Nam, lớp phủ thực vật rừng được chia thành 14 kiểu khác nhau dựa
vào quần hệ lớn, độ tán che mặt đất, hình thái và chất lá hoặc là nhịp mùa của tán
lá, thích nghi vói thời gian và độ gay gắt của mùa khô hạn (Thái Văn Trừng, 1999).
Hệ thống phân loại, lập bản đồ sử dụng đất phục vụ tổng kiểm kê đất đai 5
năm một lần ở Việt Nam, một nước nông nghiệp được thực hiện ở 4 cấp theo
nguyên tắc từ dưới lên, cụ thể là xã (tỷ lệ 1:5000-1:10000), huyện (tỷ lệ 1:10000
1:25000), tỉnh (tỷ lệ 1:50000-1:100000) và toàn quốc (tỷ lệ 1:250000-1:1000000).
Có năm hạng sử dụng đất với 71 đơn vị sử dụng đất được kiểm kê là đất nông
nghiệp (27 đơn vị SDĐ), đất lâm nghiệp (6 đơn vị SDĐ), đất chuyên dùng (20 đơn
vị SDĐ), đất ở (2 đơn vị SDĐ)và đất chưa sử dụng (16 đơn vị SDĐ). Trong hệ thống
phân loại này, theo quy định của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, đất có
rừng tự nhiên là rừng có trữ lượng gỗ bình quân từ 25 m3 trên 1 ha trở lên hay rừng
có độ tán che > 0,3 (tổng diện tích tán cây > 30% diện tích đất có rừng đó). Đất khu
dân cư nông thôn là đất dược xác định chủ yếu để xây dựng nhà ờ và các công trình
phục vụ sinh hoạt ở nông thôn (thuộc phạm vi các xã). Quy ước thống kê đất khu
dân cư nông thôn gồm các loại đất nằm trong các điểm dân cư nông thôn đã thực tế
hình thành từ trước tới nay, kể cả các nhà ở riêng lẻ. Phạm vi ranh giới khư dân cư
nông thôn để thống kê lấy theo ranh giới khuôn viên thổ cư của các hộ nằm sát mép
ngoài của khu dân cư đó. Đất đô thị là đất nội thành phố, nội thị xã, thị trấn được sử
dụng để xây nhà ở, trụ sở các cơ quan tổ chức, các cơ sở sản xuất kinh doanh, cơ sở
họ tầng phục vụ lợi ích công cộng, quốc phòng, an ninh và các mục đích khác. Quy
ước thống kê đất đô thị là toàn bộ diện tích các loại đất nằm trong địa giới hành
chính của các phường, thị trail đã được nhà nước chính thức ký quyết định thành

lạp. Hệ thống phân loại sử dụng đất do Tổng cục Địa chính ban hành đã được các
địa phương trong cả nước thực hiện nhằm mục đích thống kê, kiểm kê và quản lý
đất đai toàn quốc. Tuy nhiên, hệ thống này vẫn còn nhiều điểm chưa hợp lý và chưa
phài là hệ thống đè dùng với dữ liệu viễn thám.
10
Tóm lại, sử dụng đất và lớp phủ đất là hai khái niệm khác nhau được sử dụng
phổ biến trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường. Trong nghiên cứu phân loại
sử dụng đất và lớp phủ đất ở Việt Nam bằng phương pháp viễn thám và GIS cần
tham khảo các hệ thống phân loại sẵn có trên thế giới và trong nước để xây dựng hệ
thống chú giải sao cho phù hợp với dữ liệu sử dụng, mục đích và vùng nghiên cứu
cụ thể. .
2.3 Đặc điểm của ảnh vệ tinh Terra ASTER
Teưa ASTER (Advanced Spacebome Thermal Emission and Reflection
Radiometer) là bộ cảm đa phổ nâng cao được phát triển bởi NASA và Bộ Công
thương Nhật Bản và được phóng lên quỹ đạo trẽn vệ tinh Terra vào tháng 12 năm
1999. Dữ liệu ASTER đã được thu thập từ tháng 2 năm 2000. ASTER bao phủ một
vùng phổ rộng với 14 băng từ nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt với độ phân giải bức
xạ, phổ và không gian cao. Một băng cận hồng ngoại nhìn lại cung cấp diện phủ lập
thể. Độ phân giải không gian thay đổi với bước sóng: 15 m ở nhìn thấy và cận hồng
ngoại (VNIR), 30 m ở cận hồng ngoại sóng ngắn (SWIR), và 90 m ở hồng ngoại
nhiệt (TIR). Mỗi cảnh ASTER bao phủ một diện tích 60 X 60 km (Bảng 2).
Điểm độc đáo của bộ cảm ASTER là khả nãng quan sát lập thể, hồng ngoại
nhiệt đa ph Ị, dải phổ rộng, độ phân giải không gian cao và khả năng thu thập dữ
liệu theo yêu cầu. Do vậy, dữ liệu ASTER được dùng để tạo bản đồ về nhiệt độ mặt
đất. độ phát xạ, phản xạ và độ cao, đóng góp vào một loạt các ứng dụng liên quan
đến biến đổi toàn cầu bao gồm thực vật, động thái hệ sinh thai, giám sát tai biến,
địa chất thổ nhưỡng, thủy văn, và biến động lớp phủ đất. (Abrams and Hook, 2001;
NASA, 2001).
Dữ liệu ASTER được xử lý và cung cấp ở các mức khác nhau như 1 A, 1B, 2
(ví dụ AST04 brightness temperature), 3 (ví dụ AST14DEM). Hiện tại, có thể thu

thập dữ liệu ASTER ớ các mức khác nhau dươi dạns dữ liệu lưu trữ hay đặt mới từ
các cơ quan như Cơ quan không gian (NASA), Cục địa chất (USGS), Cơ sở lớp phú
11
đất toàn cẩu (GLCF) ở Hoa Kỳ, Trung tâm phân tích dữ liệu tài nguyên trái đất
(ERSDAC) ở Nhật Bản và cả từ các cơ quan hay công ty ở Việt Nam.
Tóm lại, Terra ASTER là dữ liệu bộ cảm vệ tinh mới, giá thành hạ. với nhiều
kỳ vọng ứng dụng trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường trái đất. Tuy nhiên,
cho đến nay vẫn chưa có nhiếu công trình nghiên cứu đề cập đến việc sử dụng loại
dữ liệu này nhằm, nâng cao hiệu quả thành lập bản đồ sử dụng đất và lớp phủ đất ở
Hà Nội, nơi có tốc độ đô thị hoá cao ở Việt Nam. Do vậy, việc thực hiện đề tài
nghiên cứu này là hết sức cần thiết về mặt khoa học và thực tiễn.
12
_________________________ W a»etenglh lum )______________________________
Hình 1. Các băng ảnh ASTER và Landsat ETM+
Bảng 2. Đặc điểm bộ cảm ASTER
Phụ hệ Sô bâng Khoảng phổ
Oim)
Đọ phân giải
không gian
m
Số bit
VNIR 1
0.52-0.60
15 8
9
0.63-0.69
3N
0.78-0.86
3B
0.78-0.86

SWIR
4
1.60-1 70
30 8
5
2.145-2.185
6
2.185-2.225
7
2.235-2.285
8
2.295-2.365
Ị
9
2.360-2 430
TIR
10
8 125-8 475
90
12
11
8 475-8 825
12
8.925-9.275
13
10.25-] 0 95
14
10.95-11 65
13
3. PHÂN LOẠI SỬ DỤNG ĐẤT VÀ LỚP PHỦ ĐẤT ĐÔ THỊ Ở HÀ NỘI

BẰNG ẢNH VỆ TINH TERRA ASTER
3.1 Khu vực nghiên cứu
Hà Nội là một trong các tỉnh dọc sông Hồng, Việt Nam, cách biển Đông hơn
100 km về phía tây và được xác định bởi 20°53'44" -2 1 ° 23'24" vĩ độ Bắc và
105°42'00" - 106°2'24" kinh độ Đông (Hình 2).
14
Địa hình Hà Nội chủ yếu là đồng bằng thấp với độ cao trung bình từ 5m đến
20m so với mực nước biển. Xen giữa các bãi bồi là các vùng trũng với các hồ đầm
như những vết tích còn sót lại của các lòng sông cổ. Đê sông Hồng tạo ra sự tương
phản địa hình giữa trong và ngoài đê.
Về địa chất, các trầm tích hộ Độ tứ khu vực Hà Nội thuộc hai thống
Pleistoxen và Holoxen. Các trầm tích Đệ tứ kể trên được xếp vào các tầng Lệ Chi,
Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hải Hưng và Thái Bình.
Về khí hậu, Hà Nội có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Một năm có hai mùa
chính: một mùa lạnh, khô, và một mùa nóng, ẩm. Mùa khô thường kéo dài từ tháng
mười đến hết tháng tư với nhiệt độ trung bình từ 10°c đến 23°c. Mùa mưa bắt đầu
từ tháng năm đến tháng mười. Lượng mưa trung bình năm là hơn 1500mm.
Về thuỷ văn, Hà Nội có nhiều sông chảy qua như sông Hồng, sông Đáy, sông
Đuống, sông Cầu, sông Cà Lồ, và các sông nhỏ hơn như sông Nhuệ, sông Tô Lịch,
sông Kim Ngưu, sông Lừ và sông Set.
Tóm lại, về mặt tự nhiên khu vực Hà Nội được đặc trưng bởi khí hậu nhiệt
đới gió mùa, địa hình đồng bằng thấp, nguồn nước dồi dào, đất đai mầu mỡ tạo
điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của thực vật tự nhiên và canh tác trên cạn cũng
như dưới nước và các hoạt động kinh tế xã hội diễn ra trong khu vực.
Về điều kiện kinh tế-xã hội, Hà Nội là thủ đô của Việt Nam, một quốc gia
với trên 70 triệu dân. Nơi đây tập trung nhiều nhà máy xí nghiệp, công sở, trường
học và bệnh viện, vé hành chính, thành phố có 9 quận nội thành là Ba Đình, Đống
Đa, Hoàn Kiếm, Hai Bà Trưng, Hoàng Mai, Thanh Xuân, Cầu Giấy, Tây Hồ, Long
Biên và 5 huyện ngoại thành là Từ Liêm, Thanh Trì, Gia Lâm, Đông Anh, và Sóc
Sơn.

Từ 1/8/2008 ranh giới hành chính của Hà Nội lại đựợc mở rộng bao gồm toàn
bộ tỉnh Hà Tày, huyện Mê Linh, tỉnh VTnh Phúc và bốn xã của huyện Lươns Sơn.
lính Hòa Bình. Với lấn điều chỉnh địa giới này, Hà Nội đã trở thành đỏ thị lớn nhất
Việt Nam, một trong những thủ đô lớn nhất thế giới về diện tích và dân số.
15