Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu - Khánh Hòa

i



BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & MÔI TRƢỜNG
o0o


PHAN THỊ HUYỀN THƢƠNG

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM ĐỂ XÁC ĐỊNH
BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT TẠI ĐẦM
NHA PHU – KHÁNH HOÀ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG



NHA TRANG - 2014
i

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn và sự tri ân sâu sắc đến các quý thầy cô viện Công
nghệ Sinh học và Môi trường cũng như toàn thể quý thầy cô trường đại học Nha
Trang đã tận tình chỉ dạy em trong suốt những năm qua.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.s Phan Minh Thụ - công tác tại

viện Hải Dương Học, Th.s Nguyễn Đắc Kiên – công tác tại viện Công nghệ Sinh
học và Môi trường, trường Đại học Nha Trang đã trực tiếp hướng dẫn tận tình,
chỉ bảo và góp ý để em có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Em xin cảm ơn các cô chú đang công tác tại phòng Sinh thái biển – viện
Hải Dương Học Nha Trang đã tạo điều kiện giúp đỡ cho em được thực tập tốt
nghiệp. Xin gửi lời cảm ơn đến cán bộ thư viện trường Đại học Nha Trang, cán
bộ thư viện viện Hải Dương Học, cán bộ các xã, phường trong khu vực nghiên
cứu đã tạo điều kiện, cung cấp thông tin, tài liệu và đóng góp nhiều ý kiến giúp
em hoàn thành nghiên cứu này.
Qua đây, em cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, những người bạn đã
luôn ở bên cạnh động viên, giúp đỡ em.
Qua quá trình thực tập em đã học hỏi thêm được nhiều điều, trau dồi thêm
nhiều kiến thức, nâng cao kỹ năng thực hành, ngày càng hoàn thiện bản thân,
giúp em thêm tự tin và yêu nghề. Đồng thời, trong quá trình thực tập và làm bài
báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến
đóng góp chân thành của thầy cô và các bạn để em có thể rút kinh nghiệm, phát
triển tốt hơn trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn!
Khánh Hòa, tháng 06 năm 2014
Sinh viên thực hiện


Phan Thị Huyền Thương
ii

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan kết quả đạt được trong đồ án là sản phẩm nghiên cứu,
tìm hiểu của riêng cá nhân em. Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều
được trình bày hoặc là của cá nhân em hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài

liệu. Tất cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn hợp
pháp.
Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy
định cho lời cam đoan của mình.
Khánh Hòa, tháng 06 năm 2014
Sinh viên


Phan Thị Huyền Thương


iii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
LỜI CAM ĐOAN ii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT v
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC CÁC HÌNH vii
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
1.1 Viễn thám trong quản lý môi trường 4
1.1.1 Một số khái niệm 4
1.1.2 Nguyên lý cơ bản của viễn thám 4
1.1.3 Phân loại viễn thám 6
1.1.3.1 Phân loại theo nguồn tín hiệu 6
1.1.3.2 Phân loại theo dải sóng thu nhận 6
1.1.3.3 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo 7
1.1.4 Một số vệ tinh viễn thám 7
1.1.4.1 Vệ tinh Landsat 7

1.1.4.2 Vệ tinh SPOT 9
1.1.4.3 Vệ tinh IKONOS 9
1.1.4.4 Vệ tinh Quickbird 10
1.1.4.5 Vệ tinh ALOS 10
1.1.5 Ứng dụng của viễn thám 10
1.2 Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất 11
1.2.1 Những vấn đề chung về xác định biến động sử dụng đất 11
1.2.2 Trên thế giới 12
1.2.3 Tại Việt Nam 13
1.2.4 Vấn đề nghiên cứu tại đầm Nha Phu 14
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15
2.1 Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu 15
2.1.1 Đối tượng 15
iv

2.1.2 Thời gian 15
2.1.3 Địa điểm 15
2.2 Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu 16
2.3 Phương pháp nghiên cứu 16
2.3.1 Phương pháp thu thập số liệu 18
2.3.1.1 Dữ liệu viễn thám 18
2.3.1.2 Dữ liệu khác 19
2.3.2 Phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh bằng mắt 19
2.3.3 Phương pháp xử lý dữ liệu ảnh 21
2.3.3.1 Tiền xử lý dữ liệu ảnh 21
2.3.3.2 Quá trình phân loại 23
2.4 Phần mềm sử dụng 25
Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 26
3.1 Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội và môi trường đầm Nha Phu – Khánh
Hòa 26

3.1.1 Điều kiện tự nhiên 26
3.1.1.1 Vị trí địa lý, địa hình 26
3.1.1.2 Đặc điểm khí hậu, thủy văn 26
3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 28
3.1.3 Điều kiện môi trường và nguồn lợi 30
3.1.3.1 Điều kiện môi trường 30
3.1.3.2 Nguồn lợi thủy sản 31
3.1.4 Hiện trạng sử dụng đất những năm vừa qua 33
3.2 Biến động sử dụng đất đầm Nha Phu - Khánh Hòa bằng phương pháp viễn
thám 36
3.3 Đề xuất giải pháp quản lý và sử dụng hiệu quả đất tại đầm Nha Phu 48
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 52
PHỤ LỤC

v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AVNIR-2 : Advanced Visible and Near Infrared Radiometer type2 –
Vùng hồng ngoại gần có thể nhìn thấy.
ETM : Enhanced Thematic Mapper – Bản đồ chuyên đề nâng cao
ERTS : Earth Resources Technology Satellite - Vệ tinh kỹ thuật
thăm dò tài nguyên trái đất
GIS : Geographic Information System – Hệ thống thông tin địa lý
HNS : Harness – Đơn vị khai thác
HRV : High Resolution Visible – Độ phân giải cao
JAXA : Japan Aerospace Exploration Agency – Cơ quan thám hiểm
Không gian Vũ trụ Nhật Bản
MSS : Multi Spectral Scanner – Máy quét đa phổ

NASA : National Aeronautics and Space Administration – Cơ quan
Hàng không và Vũ trụ quốc gia (Hoa Kỳ)
OLI – TIRS : Operational Land Imager and Thermal Infrared Sensor –
Thu ảnh từ hoạt động của đất và cảm biến hồng ngoại nhiệt
PALSAR : Phased Array type L-band Synthetic Aperture Radar
PRISM : Panchromatic Remote Sensing Instrument Stereo Mapping
RS : Remote Sensing – Viễn thám.
SRU : Scanning Radiometer Unit – Đơn vị đo bức xạ
TM : Thematic Mapper - Bản đồ chuyên đề

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Các thế hệ vệ tinh Landsat. 8
Bảng 3.1: Tốc độ gió ở Nha Phu – Bình Cang. 27
Bảng 3.2: Diện tích, dân số, mật độ dân số các phường, xã ven đầm Nha Phu,
2012 28
Bảng 3.3: Tình hình phát triển kinh tế các phường, xã ven đầm Nha Phu 29
Bảng 3.4: Chất lượng môi trường nước đầm Nha Phu 2009 30
Bảng 3.5: Hàm lượng trung bình của các thông số môi trường tại đầm Nha Phu 31
Bảng 3.6: Thành phần động vật nổi 32
Bảng 3.7: Hiện trạng sử dụng đất các phường, xã ven đầm Nha Phu 2005 33
Bảng 3.8: Hiện trạng sử dụng đất các phường, xã ven đầm Nha Phu 2010 35
Bảng 3.9: Biến động hiện trạng sử dụng đất từ năm 2005 đến năm 2010 36
Bảng 3.10: Biến động sử dụng đât từ năm 2005 đến năm 2014 47



vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Nguyên lý thu nhận và quy trình xử lý dữ liệu viễn thám 6
Hình 2.1: Đầm Nha Phu – Khánh Hòa 15
Hình 2.2: Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu 16
Hình 2.3: Sơ đồ phương pháp nghiên cứu 17
Hình 2.4: Sơ đồ quy trình đánh giá biến động sử dụng đất 18
Hình 2.5: Ảnh Landsat ETM chụp năm 2005 đầm Nha Phu và các vùng lân cận
(Chụp ngày 06/05/2005, độ phân giải 30m, hiển thị ở tổ hợp màu giả 4:3:2 Red-
Green-Blue) 19
Hình 2.6: Ảnh Landsat ETM chụp năm 2014 đầm Nha Phu và các vùng lân cận
(Chụp ngày 08/02/2014, độ phân giải 30m, hiển thị ở tổ hợp màu giả 4:3:2 Red-
Green-Blue) 19
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý của việc trộn màu 22
Hình 3.1:Vùng tham khảo: đất ở 37
Hình 3.2: Vùng tham khảo: đất trồng lúa chưa thu hoạch 37
Hình 3.3:Vùng tham khảo: đất trồng lúa đã thu hoạch 38
Hình 3.4:Vùng tham khảo: rừng thưa 38
Hình 3.5:Vùng tham khảo: thực vật 38
Hình 3.6: Vùng tham khảo: rừng ngập mặn 39
Hình 3.7: Vùng tham khảo: đất nuôi trồng thủy sản 39
Hình 3.8: Vùng tham khảo: nước 39
Hình 3.9: Vùng tham khảo: mây 40
Hình 3.10: Vùng tham khảo: bóng mây 40
Hình 3.11: Vùng tham khảo: đá 40
Hình 3.12: Vùng tham khảo: đất chưa sử dụng 41
Hình 3.13: Vùng tham khảo: đất ở 41
Hình 3.14: Vùng tham khảo: đất trồng lúa chưa thu hoạch 42
Hình 3.15: Vùng tham khảo: đất trồng lúa đã thu hoạch 42

viii

Hình 3.16: Vùng tham khảo: thực vật 43
Hình 3.17: Vùng tham khảo: rừng ngập mặn 43
Hình 3.18: Vùng tham khảo: đất nuôi trồng thủy sản 43
Hình 3.19: Vùng tham khảo: nước 44
Hình 3.20: Vùng tham khảo: mây 44
Hình 3.21: Vùng tham khảo: bóng mây 44
Hình 3.22: Vùng tham khảo: đá 45
Hình 3.23: Vùng tham khảo: đất chưa sử dụng 45
Hình 3.24: Kết quả phân loại ảnh Landsat ETM năm 2005 46
Hình 3.25: Kết quả phân loại ảnh Landsat 8 năm 2014 46

1

MỞ ĐẦU

Viễn thám được ứng dụng rộng rãi từ những năm 1970 trong nhiều các
lĩnh vực nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới. Từ năm 1979 – 1980, các cơ
quan ở nước ta mới bắt đầu tiếp cận với thành tựu của viễn thám [18]. Ứng dụng
viễn thám để xác định biến động sử dụng đất đã được đề cập đến trong nhiều
công trình nghiên cứu khoa học (Treitz và cs, 1992; TeoTia và cs, 1996; Yuan,
2005; Nguyễn Ngọc Phi, 2009; Golmehr, 2009; Trần An Phong và cs, 2011;
Gupta & Roy, 2012; …). Sử dụng ảnh Landsat TM (độ chính xác 93,5%) để
giám sát biến động sử dụng đất ở đồng bằng sông Pearl (Trung Quốc). Bằng
phương pháp: khảo sát thực địa, phân loại có kiểm định, ảnh viễn thám cho phép
để thành lập bản đồ sử dụng đất, trong đó đất đô thị đã tăng 300% từ 1988 đến
1996 (Seto và cs, 2002). Kết quả thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất thành
phố Đà Nẵng bằng ảnh Landsat 7 ETM (độ phân giải 30m). Chứng tỏ ảnh viễn
thám là nguồn tư liệu hữu hiệu đáp ứng được các yêu cầu trong nghiên cứu tài

nguyên môi trường, đặc biệt trong nghiên cứu thành lập bản đồ hiện trạng sử
dụng đất. [3].
Các tư liệu viễn thám ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu tài
nguyên thiên nhiên, giám sát môi trường như: Landsat, SPOT, IKONOS, Quickbird,
ALOS Ngày 7/5/2013, vệ tinh VNREDSat-1 được phóng thành công lên quỹ đạo,
mở ra một thời kỳ mới cho sự phát triển viễn thám ở Việt Nam. Ảnh do
VNREDSat-1 cung cấp có độ phân giải 2,5 m đối với các ảnh toàn sắc (trắng, đen)
và 10 m đối với các kênh ảnh đa phổ (ảnh màu), có độ cao 680 km.
Ðầm Nha Phu thuộc tỉnh Khánh Hòa, là nơi có nhiều điều kiện để phát triển
các ngành du lịch, nuôi trồng thủy hải sản, các hoạt động sản xuất khác. Cùng
với quá trình phát triển đô thị hóa, hoạt động kinh tế đã, đang và sẽ ảnh hưởng rất
lớn đến đất, gây ra sự biến động sử dụng đất. Để thực hiện quy hoạch sử dụng đất
hợp lý, phát triển kinh tế trong vùng, việc đánh giá hiện trạng sử dụng đất, xác
định biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu là vấn đề đặc biệt được chú ý. Việc
2

xác định biến động sử dụng đất trong thời gian qua được thực hiện bằng phương
pháp truyền thống tồn tại nhiều hạn chế, đòi hỏi đầu tư lớn về thời gian và sức
lực trong công tác thu thập, tổng hợp thống kê số liệu từ các cấp địa phương. Đặc
biệt do thời gian tổng hợp phải kéo dài, dẫn đến thông tin không có tính chính
xác cao. Do đó, đòi hỏi phải tìm ra một phương pháp mới có hiệu quả tốt hơn,
đáp ứng yêu cầu cấp bách của thực tiễn sản xuất và nghiên cứu khoa học. Hiện
nay, nhiều ứng dụng của viễn thám trong việc xác định biến động sử dụng đất,
hiện trạng sử dụng đất ở nhiều khu vực trên thế giới cũng như Việt Nam đã minh
chứng cho hiệu quả của viễn thám. Các ứng dụng công nghệ viễn thám trên đất
liền hiện nay đã khẳng định khả năng của công nghệ viễn thám (Lê Minh và cs,
2002). Ứng dụng này vẫn chưa được áp dụng ở đầm Nha Phu. Vì vậy, đề tài “
Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu –
Khánh Hoà” được thực hiện nhằm xác định hiện trạng sử dụng đất ở đầm Nha
Phu, từ đó nghiên cứu biến động sử dụng đất phục vụ quy hoạch và phát triển

kinh tế trong vùng.
Nội dung nghiên cứu:
Tìm hiểu các đặc điểm về điều kiện môi trường, tự nhiên và kinh tế - xã hội
đầm Nha Phu – Khánh Hòa.
Hiện trạng sử dụng đất tại đầm Nha Phu và ảnh hưởng đến môi trường.
Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất ở đầm Nha Phu –
Khánh Hòa.
Đề xuất giải pháp nhằm quản lý và sử dụng hiệu quả đất tại đầm Nha Phu –
Khánh Hòa.
Ý nghĩa khoa học, thực tiễn của đề tài:
Ý nghĩa khoa học: trong bối cảnh ứng dụng công nghệ không gian và tin học
đang phát triển bùng nổ trên Thế giới, việc triển khai nghiên cứu sử dụng thông
tin viễn thám trong ngành khoa học về Trái đất tại Việt Nam có ý nghĩa khoa học
- công nghệ to lớn; nó thực sự góp phần rút ngắn khoảng cách chênh lệch về trình
độ công nghệ ở nước ta so với các nước trong khu vực và quốc tế.
3

Ý nghĩa thực tiễn: theo thời gian khu vực đầm Nha Phu ngày càng phát triển,
các hình thức sử dụng đất ở khu vực cũng ít nhiều thay đổi và cũng theo chiều
hướng khác nhau. Việc ứng dụng công nghệ mới trong nghiên cứu sử dụng đất sẽ
rất có hiệu quả trong nghiên cứu, rút ngắn được rất nhiều thời gian so với các
công tác khảo sát đo đạc ngoại nghiệp truyền thống trước đây.

4

1 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Viễn thám trong quản lý môi trƣờng
1.1.1 Một số khái niệm
Thuật ngữ viễn thám được sử dụng đầu tiên ở Mỹ vào năm 1960, bao gồm

các lĩnh vực như: không ảnh, giải đoán ảnh, địa chất ảnh…
Có rất nhiều khái niệm khác nhau về viễn thám, nhưng mọi khái niệm đều
thống nhất theo quan điểm chung: viễn thám là khoa học thu nhận các thông tin
về các đối tượng, hiện tượng trên trái đất mà không cần tiếp xúc trực tiếp. Dưới
đây là một số khái niệm về viễn thám theo các tác giả khác nhau.
Viễn thám là phương pháp sử dụng năng lượng điện từ như ánh sáng,
nhiệt, sóng cực ngắn như một phương tiện để điều tra và đo đạc những đặc tính
của đối tượng. [32]
Viễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước trên
trái đất, bằng cách sử dụng các ảnh thu được từ một đầu chụp ảnh sử dụng bức xạ
điện từ, kênh đơn hoặc đa phổ, bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất. [29]
Viễn thám là khoa học thu thập thông tin từ một địa điểm cách xa các
nguồn dữ liệu. [31]
Viễn thám là khoa học nghiên cứu các phương pháp thu thập, đo lường và
phân tích thông tin của vật thể quan sát mà không cần tiếp xúc trực tiếp với
chúng [18].
1.1.2 Nguyên lý cơ bản của viễn thám
Sóng điện từ được phản xạ hay bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin
chủ yếu về đặc tính của đối tượng cần phải đo lường và phân tích trong viễn thám.
Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay phát xạ từ vật thể
được gọi là bộ cảm biến, mỗi loại cảm biến được thiết kế đáp ứng từng mục tiêu
cụ thể. Bộ cảm biến quang học tập trung chủ yếu vào số kênh phổ được thu nhận,
trong khi bộ cảm tạo ảnh radar thì góc tới của sóng vô tuyến cao tần và kênh
sóng được sử dụng giữ vai trò quan trọng trong việc xác định các đối tượng. Do
5

đó, ứng dụng viễn thám vào từng lĩnh vực khác nhau cần phải chọn loại ảnh thích
hợp nhất, nghĩa là loại bộ cảm có độ phân giải không gian, độ phân giải phổ và
độ phân giải thời gian thích hợp với yêu cầu cụ thể của lĩnh vực ứng dụng. Các
bộ cảm quang học thường bị hạn chế do mây (che khuất đối tượng trên ảnh),

vùng nhiệt đới thì mây ảnh hưởng khá trầm trọng đến ảnh chụp, những vùng ở
gần các cực thì lại không đủ năng lượng chiếu sáng của mặt trời. Những hạn chế
này được khắc phục bằng viễn thám radar do khả năng tự cung cấp năng lượng
đến các đối tượng và sóng điện từ được sử dụng trong kỹ thuật radar có bước
sóng dài nên dễ dàng xuyên qua mây hay sương mù, đảm bảo thu nhận hình ảnh
ở bất kỳ thời điểm hay vị trí nào trên mặt đất. Các máy quay phim hay máy quét
là những ví dụ về bộ cảm. [14], [18]
Phương tiện được sử dụng để mang các bộ cảm được gọi là vật mang.
Máy bay và vệ tinh là những vật mang thông dụng trong kỹ thuật viễn thám.
Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt
trời, năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ được bộ cảm
biến đặt trên vật mang thu nhận.
Dữ liệu viễn thám sẽ được xử lý tự động bởi máy tính hoặc giải đoán bằng
mắt thường dựa trên kinh nghiệm của của chuyên gia. Các dữ liệu hay thông tin
liên quan đến vật thể và hiện tượng khác nhau trên mặt đất sẽ được ứng dụng vào
trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Toàn bộ quá trình thu nhận và xử lí ảnh viễn thám có thể chia thành 5
phần cơ bản như sau:
Nguồn cung cấp năng lượng.
Sự tương tác của năng lượng với khí quyển.
Sự tương tác với các vật thể trên bề mặt đất.
Chuyển đổi năng lượng phản xạ từ vật thể thành dữ liệu ảnh.
Hiển thị ảnh số cho việc giải đoán và xử lí. [14], [18]
Bức xạ mặt trời một phần bị khuyếch tán trong khí quyển; khi xuống đến
mặt đất, một phần bị hấp thụ, một phần truyền qua, một phần phản xạ. Bộ cảm
6

trên vệ tinh thu những sóng phản xạ này - sóng điện từ mang thông tin. Tín hiệu
thu được từ vệ tinh truyền xuống trạm thu trên mặt đất. Sau khi được xử lý bằng
công nghệ xử lý ảnh số hay giải đoán bằng mắt thường, những thông tin này sẽ

chuyển đến cho người dùng. (Hình 1.1)

Hình 1.1: Nguyên lý thu nhận và quy trình xử lý dữ liệu viễn thám [18]
1.1.3 Phân loại viễn thám
1.1.3.1 Phân loại theo nguồn tín hiệu
Căn cứ vào nguồn của tia tới mà viễn thám được chia làm hai loại:
Viễn thám chủ động: nguồn tia tới là tia sáng phát ra từ các thiết bị nhân
tạo, thường là các máy phát đặt trên các thiết bị bay.
Viễn thám bị động: nguồn phát bức xạ là mặt trời hoặc từ các vật chất tự
nhiên. [14], [36]
1.1.3.2 Phân loại theo dải sóng thu nhận
Theo bước sóng sử dụng, viễn thám có thể được phân ra thành 3 loại cơ bản:
Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại: ảnh viễn thám thu
được từ sự đo lường năng lượng vùng ánh sáng khả kiến và hồng ngoại được
7

phản xạ từ vật thể và bề mặt trái đất gọi là ảnh quang học. Nguồn năng lượng
chính là bức xạ mặt trời.
Viễn thám hồng ngoại nhiệt: ảnh thu được từ sự tự phát ra bức xạ của mỗi
vật thể gọi là ảnh nhiệt. Nguồn năng lượng chính là bức xạ nhiệt do chính vật thể
sản sinh ra.
Viễn thám siêu cao tần: năng lượng nhận được có thể là từ bức xạ của khí
quyển, phản xạ từ mặt đất, bức xạ do chính vật thể phát ra hay dựa vào bức xạ
của mặt đất. Vệ tinh cung cấp năng lượng riêng và phát trực tiếp đến các vật thể,
rồi thu lại năng lượng do sóng phản xạ lại từ các vật thể. Cường độ năng lượng
phản xạ được đo lường để phân biệt giữa các đối tượng với nhau. Ảnh thu từ kỹ
thuật viễn thám này gọi là ảnh rađa. Hai loại kỹ thuật chủ động và bị động đều
được áp dụng và thường sử dụng trong việc tạo ảnh rađa. [14], [18]
1.1.3.3 Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo
Căn cứ vào đặc điểm quỹ đạo vệ tinh, có thể chia ra hai nhóm vệ tinh là:

Vệ tinh địa tĩnh: vệ tinh có tốc độ góc quay bằng tốc độ góc quay của trái
đất, nghĩa là vị trí tương đối của vệ tinh so với trái đất là đứng yên.
Vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực): vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo vuông
góc hoặc gần vuông góc so với mặt phẳng xích đạo của Trái Đất. Tốc độ quay
của vệ tinh khác với tốc độ quay của trái đất và được thiết kế riêng sao cho thời
gian thu ảnh trên mỗi vùng lãnh thổ trên mặt đất là cùng giờ địa phương và thời
gian thu lặp lại là cố định đối với 1 vệ tinh. [13], [14]
1.1.4 Một số vệ tinh viễn thám
1.1.4.1 Vệ tinh Landsat
Vệ tinh Landsat được Bộ nội vụ và trung tâm Nghiên Cứu Vũ Trụ Quốc
gia NASA của Mỹ phóng lên quỹ đạo năm 1972, là vệ tinh viễn thám tài nguyên
đầu tiên, lúc đầu có tên là ERTS. Sau đó NASA đổi tên ERTS thành Landsat,
ERTS-1 đổi thành Landsat-1 [13], [14], [31]. Cho đến nay, NASA đã phóng
được 8 vệ tinh trong hệ thống Landsat. (NASA)

8

Bảng 1.1: Các thế hệ vệ tinh Landsat
Vệ tinh
Ngày phóng
Ngày ngừng hoạt động
Bộ cảm
Landsat 1
23/06/1972
06/01/1978
MSS
Landsat 2
22/01/1975
25/02/1982
MSS

Landsat 3
05/03/1978
31/03/1983
MSS
Landsat 4
16/07/1982
15/06/2001
TM, MSS
Landsat 5
01/03/1984
Đang hoạt động
TM, MSS
Landsat 6
05/03/1993
Bị hỏng ngay khi
phóng
ETM
Landsat 7
15/04/1999
Đang hoạt động
ETM
+

Landsat 8
11/02/2013
Đang hoạt động
OLI, TIRS
“Nguồn: NASA - ”
Vệ tinh Landsat được thiết kế có bề rộng tuyến chụp là 185km và có thời
điểm bay qua xích đạo là 9 giờ 39 phút sáng [15]. Dữ liệu được cung cấp bởi các

bộ cảm MSS, TM, ETM, OLI – TIRS. (NASA)
Bộ cảm MSS được đặt trên các vệ tinh Landsat 1, 2, 3 ở độ cao so với mặt
đất là 919km và Landsat 4,5 ở độ cao 705 km, chu kỳ lặp là 18 ngày. Các bộ cảm
MSS là những hệ thống máy quang học mà trong đó các yếu tố tách sóng riêng
biệt được quét qua bề mặt Trái đất theo hướng vuông góc với hướng bay. MSS
có 4 bộ lọc và tách sóng trong khi TM có 7 bộ. Landsat MSS có độ phân giải là
79m x79m, và gồm 4 kênh 1,2,3 và 4, trong đó kênh 1, 2 nằm trong vùng nhìn
thấy còn kênh 3, 4 nằm trong vùng cận hồng ngoại.
Từ khi phóng vệ tinh Landsat 4 thì có thêm bộ cảm TM chuyên dùng để
thành lập bản đồ chuyên đề. Vệ tinh Landsat 7 được phóng với bộ cảm TM cải
tiến gọi là ETM. Hệ thống này là một bộ cảm quang học ghi lại năng lượng trong
vùng nhìn thấy: hồng ngoại phản xạ, trung hồng ngoại và hồng ngoại nhiệt của
quang phổ. Nó thu thập những ảnh đa phổ mà có độ phân giải không gian, phân
giải phổ, chu kỳ và sự phản xạ cao hơn Landsat MSS. Vệ tinh Landsat TM, ETM
bay ở độ cao 705 km, mỗi cảnh TM có độ phủ là 185x170 (km), chu kỳ lặp là 16
9

ngày. Landsat TM, ETM có độ phân giải không gian là 30x30 m cho 6 kênh (1,
2, 3, 4, 5, 7) và kênh 6 hồng ngoại nhiệt có độ phân giải không gian là 120x120
m, riêng Landsat có thêm kênh 8 với độ phân giải 15m. [13], [14]
Vệ tinh Landsat 8 được phóng với bộ cảm OLI, là một cảm biến với kính
viễn vọng bốn gương và được mã hóa 12-bit, có 11 kênh cung cấp hai kênh mới
để phát hiện đám mây ti (kênh 9) và quan sát vùng ven biển (kênh 1) đều có độ
phân giải 30m. TIRS mang hai kênh hồng ngoại nhiệt bổ sung (kênh 10,11) với
độ phân giải 100m. Vệ tinh Landsat 8 bay ở độ cao 705km, mỗi cảnh có kích
thước 185x180 km. (NASA, 2013)
1.1.4.2 Vệ tinh SPOT
Vệ tinh SPOT do trung tâm nghiên cứu không gian của Pháp thực hiện, có
sự tham gia của Bỉ và Thụy Điển [11]. Vệ tinh SPOT 1 được phóng lên quỹ đạo
năm 1986, sau đó vào các năm 1990, 1993, 1998, 2002 lần lượt các vệ tinh SPOT

2, 3, 4, 5 được đưa vào hoạt động. Vệ tinh SPOT bay ở độ cao 832 km, nghiêng
so với mặt phẳng quỹ đạo 98
0
7, bay qua xích đạo lúc 10h30' sáng với chu kỳ lặp
lại là 23 ngày. Mỗi cảnh có độ phủ là 60 km x 60 km. Bộ cảm biến HRV được
chế tạo cho vệ tinh SPOT là máy quét điện tử CCD, có thể thay đổi góc quan sát
nhờ một gương định hướng. Gương này cho phép thay đổi hướng quan sát ±27
0

so với trục thẳng đứng nên dễ dàng thu được ảnh lập thể.
Tư liệu SPOT được sử dụng nhiều không chỉ cho việc nghiên cứu tài
nguyên mà còn sử dụng cho công tác xây dựng, hiệu chỉnh bản đồvà quy hoạch
sử dụng đất. [14], [18]
1.1.4.3 Vệ tinh IKONOS
Vệ tinh tạo ảnh vũ trụ phân giải siêu cao IKONOS được Mỹ phóng nên
quĩ đạo cân cực vào ngày 24/9/1999 tại độ cao 681 km, cắt xích đạo vào 10:30
phút sáng. IKONOS sử dụng kỹ thuật chuỗi quét tuyến thu nhận ảnh trên 4 kênh
đa phổ với độ phân giải là 4 m và kênh toàn sắc độ phân giải là 1 m. Các kênh đa
phổ và kênh toàn sắc kết hợp cho phép tạo ảnh có độ phân giải 1 m giả mầu. Dữ
liệu số có cấu trúc là 11 bit (2048 mức xám). [13]
10

1.1.4.4 Vệ tinh Quickbird
Vệ tinh QuickBird được Mỹ phóng lên vũ trụ vào ngày 18/10/2001 là hệ
tạo ảnh vệ tinh thứ hai sau IKONOS cho ra ảnh có độ phân giải cao so với ảnh
chụp photos. Vệ tinh QuickBird là vệ tinh có độ phân giải không gian cao nhất
hiện nay cho ra kênh toàn sắc có độ phân giải là 0.61 m và độ phân giải của các
kênh đa phổ là 2.44m. QuickBird cho ảnh độ phân giải 0,7 m ghép kênh toàn sắc
tổ hợp với kênh hồng ngoại. Nó cho ra khả năng cao nhất về độ phân giải (0,6
m), khả năng lưu trữ trên vệ tinh và độ rộng của đường quét lớn. Khoảng hẹp

nhất của nó là 64km
2
và độ rộng nhất là 10000 km
2
(khoảng 6x7 cảnh). [13]
1.1.4.5 Vệ tinh ALOS
Vệ tinh ALOS được Nhật Bản phóng vào ngày 24/01/2006 tại độ cao
691,65 km, có 3 bộ cảm chính: PRISM, AVNIR-2 và PALSAR.
PRISM có 1 kênh, với độ phân giải không gian là 2,5m, hoạt động trong
vùng hồng ngoại gần có thể nhìn thấy, có ba kính thiên văn. Mỗi kính thiên văn
có hơn 70km trong lĩnh vực cần xem; chiều rộng quan sát sẽ được 35km trong
chế độ quan sát bình thường (chế độ quan sát 1).
AVNIR-2 có 4 kênh với độ phân giải cao, hoạt động trong vùng hồng
ngoại gần có thể nhìn thấy. AVNIR-2 bao gồm ba đơn vị: đơn vị đo bức xạ
(SRU) cho hệ thống quang học, đơn vị electorical (ELU) cho giao diện điện với
tàu vũ trụ ALOS, và đơn vị khai thác (HNS) kết nối SRU và ELU điện.
PALSAR có kênh LSAR có thể thay đổi góc thấp nhất trong khoảng 9,7-50,8
độ. Độ phân giải không gian ở ngoài 34,3 độ là 10m cho chế độ phân giải cao.
PALSAR cũng có một chế độ quan sát diện rộng gọi là ScanSAR. (JAXA, 2008)
1.1.5 Ứng dụng của viễn thám
Hiện nay, viễn thám được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh
vực khác nhau:
Nghiên cứu địa chất: các ảnh máy bay, ảnh vệ tinh và ảnh radar được ứng
dụng để giải đoán các thông tin địa chất. Lĩnh vực dùng dữ liệu này có thể kể đến
11

là địa mạo, cấu trúc địa chất, trầm tích, khai khoáng, dầu mỏ, địa tầng, địa chất
công trình, nước ngầm và các nghiên cứu về địa chất môi trừờng.
Môi trường: nghiên cứu môi trường đất (xói mòn, ô nhiễm); sử dụng đất
và lớp phủ bề mặt; điều tra thành lập bản đồ đất; môi trường biển (đo nhiệt độ,

màu nước biển, gió sóng).
Khí hậu và khí quyển (đặc điểm tầng ozon, mây, mưa, nhiệt độ khí
quyển), dự báo bão và nghiên cứu khí hậu qua dữ liệu thu từ vệ tinh khí tượng.
Thực vật, rừng: viễn thám cung cấp ảnh có diện phủ toàn cầu nghiên cứu
thực vật theo ngày, mùa vụ, năm, tháng và theo giai đoạn. Thực vật là đối tượng
đầu tiên mà ảnh viễn thám vệ tinh thu nhận được thông tin. Trên ảnh viễn thám
chúng ta có thể tính toán sinh khối, độ trưởng thành và sâu bệnh dựa trên chỉ số
thực vật, có thể nghiên cứu cháy rừng qua các ảnh vệ tinh.
Thủy văn: mặt nước và các hệ thống dòng chảy được hiển thị rất rõ trên
ảnh vệ tinh và có thể khoanh vi được chúng. Dữ liệu ảnh vệ tinh, được ghi nhận
trong mùa lũ, là dữ liệu được sử dụng để tính toán diện tích thiên tai và cho khả
năng dự báo lũ lụt.
Các hành tinh khác: các dữ liệu viễn thám thu từ vệ tinh cho phép nghiên
cứu các vì sao và mặt trăng. Điều này khẳng định rằng viễn thám là một công
nghệ và có ứng dụng hết sức rộng lớn vượt ra khỏi tầm trái đất.
1.2 Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất
1.2.1 Những vấn đề chung về xác định biến động sử dụng đất
Biến động là sự biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái này bằng một trạng
thái khác của sự vật, hiện tượng tồn tại trong môi trường tự nhiên cũng như môi
trường xã hội.
Phát hiện biến động là quá trình nhận dạng sự biến đổi, sự khác biệt về
trạng thái của sự vật, hiện tượng bằng cách quan sát chúng tại các thời điểm khác
nhau.
Để nghiên cứu biến động sử dụng đất, người ta có thể sử dụng nhiều
phương pháp khác nhau từ số liệu thống kê, từ các cuộc điều tra. Các phương
12

pháp này mặc dù có ưu điểm là độ chính xác cao nhưng nhược điểm của chúng là
tốn kém thời gian và kinh phí đồng thời chúng không thể hiện được sự thay đổi
sử dụng đất từ loại đất gì sang loại đất gì và diễn ra ở khu vực nào (vị trí không

gian của sự thay đổi). Phương pháp thành lập nghiên cứu biến động sử dụng đất
từ tư liệu viễn thám đa thời gian sẽ khắc phục được các nhược điểm đó.
Bản đồ biến động sử dụng đất là bản đồ chuyên đề phản ánh tình hình biến
động sử dụng đất theo những nội dung và tỷ lệ khác nhau. Về cơ bản, bản đồ biến
động sử dụng đất được thành lập trên cơ sở hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại
hai thời điểm nghiên cứu vì vậy độ chính xác của bản đồ này phụ thuộc vào độ
chính xác của các bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm nghiên cứu.
Việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu biến động rất quan trọng. Trước
tiên, chúng ta phải xác định được phương pháp phân loại ảnh mà ta sử dụng. Sau
đó cần xác định rõ yêu cầu nghiên cứu có cần biết chính xác thông tin về nguồn
gốc của sự biến động hay không. Từ đó có sự lựa chọn phương pháp thích hợp.
Tuy nhiên, tất cả các nghiên cứu đều cho thấy rằng, các kết quả về biến động đều
phải được thể hiện trên bản đồ biến động và bảng tổng hợp. Các phương pháp
nghiên cứu biến động khác nhau sẽ cho những bản đồ biến động khác nhau. Có
nhiều phương pháp nghiên cứu biến động được sử dụng (phương pháp so sánh
sau phân loại; phương pháp phân loại trực tiếp đa thời gian; phương pháp phân
tích vecto thay đổi phổ; phương pháp số học ).
1.2.2 Trên thế giới
Các đề tài nghiên cứu về biến động sử dụng đất nhằm phân tích, đánh giá,
dự báo đã được ứng dụng khá rộng rãi.
Fei Yuan và cs (2005) đã sử dụng ảnh Landsat 5 TM trong 4 năm 1986,
1991, 1998 và 2002 với độ chính xác trung bình là 94%, để thành lập bản đồ và
giám sát lớp phủ bề mặt đất đô thị thành phố Twin (tiểu bang Minnesota, Hoa
Kỳ) bằng cách sử dụng phương pháp phân loại ảnh, đánh giá độ chính xác sau
khi phân loại, phát hiện thay đổi và phân tích, thống kê và thành lập bản đồ. [37]
13

Trong khi đó, Tayyebi và cs (2008) cũng sử dụng ảnh Landsat đa thời gian
để đánh giá biến động đất đô thị trong quá khứ (giai đoạn 1980 - 2000) để đưa ra
những dự đoán cho tương lai (năm 2020). [35]

Bằng phương pháp phân tích ảnh viễn thám, M. Harika và cs (2012) đã
đánh giá sự biến động loại hình sử dụng đất/bề mặt đất tại các thành phố
Vijayawada, Hyderabad và Visakhapatnam ở vùng Đông Nam Ấn Độ. Thêm vào
đó, khi kết hợp sử dụng chuỗi Markov, tác giả đã dự đoán các khu vực có thể bị
biến đổi trong tương lai. [33]
1.2.3 Tại Việt Nam
Ở Việt Nam, các đề tài nghiên cứu về lớp phủ mặt đất và biến động sử
dụng đất cũng được thực hiện và bước đầu mang lại những kết quả.
Nguyễn Xuân Vỵ (2007) đã sử dụng ảnh IKONOS (độ phân giải 4m) năm
2002 để lập bản đồ cỏ biển với phương pháp khảo sát thực địa, phân tích và tổ
hợp màu, chỉ số diện tích lá, phân lớp hình ảnh, hình thành bản đồ cỏ biển. [28]
Nguyễn Ngọc Phi (2009) dùng phương pháp phân loại có tham khảo để
phân ra 5 lớp đối tượng. Nghiên cứu này đã kết hợp nhiều loại ảnh viễn thám như
Landsat (1992, 2000) và SPOT (2005) để cho ra kết quả giải đoán, đồng thời có
sự so sánh về độ chính xác, chi tiết giữa các loại ảnh. Với chỉ số Kappa ~ 0,9, dữ
liệu ảnh SPOT có độ chính xác sau phân loại cao hơn hẳn so với Landsat (Kappa
~ 0,7). [10]
Nguyễn Quang Tuấn và cs (2010) thành lập bản đồ hiện trạng thảm thực
vật năm 2008 tỷ lệ 1:50.000 ở huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh bằng sự kết hợp phân
tích ảnh Landsat TM với hệ thống thông tin địa lý. Kết quả là đã thành lập bản đồ
hiện trạng thảm thực vật bằng phương pháp giải đoán ảnh, biên tập bản đồ hiện
trạng thảm thực vật, khảo sát thực địa, đối sánh thực tế và bổ sung nội dung bản
đồ. [17]
Trần An Phong và cs (2011) đã sử dụng ảnh vệ tinh ALOS có độ phân giải
10m mặt đất để chỉnh lý bổ sung bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở Tây Nguyên
bằng cách sử dụng phương pháp nắn chỉnh ảnh về cùng tọa độ với bản đồ nền địa
14

hình, tổ hợp màu, trộn ảnh màu với ảnh đen trắng để tăng độ phân giải của ảnh
và chỉnh lý bản đồ hiện trạng sử dụng đất. [11]

1.2.4 Vấn đề nghiên cứu tại đầm Nha Phu
Các đề tài về đánh giá biến động lớp phủ mặt đất hoặc sử dụng đất đã
được ứng dụng phổ biến trên thế giới và đã đạt được những kết quả nhất định ở
Việt Nam. Dựa trên những thành tựu đó, đề tài “Ứng dụng viễn thám để xác định
biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu” được thực hiện để đánh giá những biến
động sử dụng đất đang diễn ra dưới tác động của quá trình đô thị hóa tại thị xã
Ninh Hòa, sự phát triển nuôi trồng, khai thác thủy hải sản của người dân địa
phương, với phong cảnh đẹp nên ngành du lịch khá phát triển. Và hiện nay chưa
có nghiên cứu và công bố nào đánh giá biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu.

15

2 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tƣợng, thời gian và địa điểm nghiên cứu
2.1.1 Đối tượng
Biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu – Khánh Hòa.
2.1.2 Thời gian
Nghiên cứu thực hiện từ ngày 27/02/2014 đến ngày 07/06/2014.
2.1.3 Địa điểm
Đầm Nha Phu – Khánh Hòa

Hình 2.1: Đầm Nha Phu – Khánh Hòa

Xã Vĩnh Lương
Vĩnh Lương
16

2.2 Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu

Hình 2.2: Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu
Điều tra thực địa xác định hiện trạng sử dụng đất tại đầm Nha Phu 2005,
2014 để thấy được sự biến động sử dụng đất trên thực tế trong những năm vừa
qua. Giải đoán, xử lý ảnh Landsat 7 năm 2005 và ảnh Landsat 8 năm 2014 để xác
định hiện trạng sử dụng đất năm 2005, 2014. Từ đó, xác định biến động sử dụng
đất tại đầm Nha Phu trong giai đoạn 2005 – 2014. Đề xuất giải pháp nhằm quản
lý và sử dụng hiệu quả đất tại đầm Nha Phu.
2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu
Đề tài gồm 3 giai đoạn chính là xác định đề tài, thu thập dữ liệu; phân
tích, xử lý dữ liệu, tiến hành giải đoán ảnh viễn thám; xác định biến động sử
dụng đất, tổng kết, thống kê, đánh giá kết quả. Toàn bộ phương pháp nghiên cứu
được thể hiện dưới hình 2.3:


Ứng dụng viễn thám để xác định biến động sử dụng đất tại đầm Nha Phu
Điều kiện tự
nhiên, kinh tế - xã

hội và môi trường
đầm Nha Phu
Điều tra thực tế xác
định hiện trạng sử
dụng đất tại đầm Nha
Phu năm 2005, 2014

Giải đoán ảnh Landsat
2005, 2014 để xác
định hiện trạng sử
dụng đất tại đầm Nha
Phu năm 2005, 2014

Xác định biến động sử dụng đất tại đầm Nha
Phu giai đoạn 2005 -2014
Đề xuất giải pháp nhằm quản lý và sử dụng hiệu
quả đất tại đầm Nha Phu.