Ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám xác định yếu tố nhạy cảm tác động tới sự phân bố của một số loài thực vật quý hiếm tại khu vực Vườn Quốc Gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM



LÔ THỊ HÒA


Tên đề tài:
“ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GIS VÀ VIỄN THÁM XÁC ĐỊNH YẾU TỐ NHẠY
CẢM TÁC ĐỘNG TỚI SỰ PHÂN BỐ CỦA MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT QUÝ
HIẾM TẠI KHU VỰC VƯỜN QUỐC GIA BA BỂ, TỈNH BẮC KẠN”



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC




Hệ đào tạo : Chính quy
Chuyên ngành : Khoa học Môi trường
Khoa : Môi trường
Khóa : 2010 - 2014





Thái Nguyên 2014

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Hoàng Văn Hùng -
khoa Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, người đã định hướng
nghiên cứu, hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành
khóa luận này.
Em xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa, cùng các thầy cô giáo khoa
Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã truyền đạt, trang bị cho em
những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cũng như tạo môi trường học tập thuận lợi
nhất trong suốt bốn năm học vừa qua.
Em xin chân thành cảm ơn Ban quản lý Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn
đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình thu thập tài liệu và điều tra thực
địa.
Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè đã luôn
động viên, giúp đỡ về vật chất và tinh thần trong suốt quá trình học tập để em có thể
hoàn thành khóa luận này.
Do điều kiện thời gian và năng lực còn hạn chế nên khóa luận của em không
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của
các thầy cô và các bạn để khóa luận tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, tháng 5 năm 2013
Sinh viên


Lô Thị Hòa

DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang

Hình 4.1: Sơ đồ vị trí phạm vi nghiên cứu 28
Hình 4.2. Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ phân vùng nhạy cảm với cây Nghiến, Đinh,
Trai Lý. 34
Hình 4.3. Một số thông số của ảnh 35
Hình 4.4. Mô hình số độ cao DEM (trái) và ảnh vệ tinh Spot 5 (phải) sau nắn chỉnh hình
học và giới hạn vùng nghiên cứu 35
Hình 4.5. Bảng thống kê thông tin tổng hợp các loại đất trên bản đồ thực phủ 36
Hình 4.6: Kết quả biên tập bản đồ thực phủ 37
Hình 4.7: Bản đồ đất Vườn Quốc gia Ba Bể Bắc Kạn 38
Hình 4.8: Bản đồ các loại đất Vườn Quốc gia Ba Bể 39
Hình 4.9. Kết quả xây dựng bản đồ độ dốc VQG Ba Bể 40
Hình 4.10: Kết quả bản đồ hướng phơi khu vực VQG Ba Bể 41
Hình 4.11: Kết quả xây dựng bản đồ thủy văn VQG Ba Bể 42
Hình 4.12: Hình ảnh mô tả lá cây Nghiến. 52
Hình 4.13: Hình ảnh mô tả lá, hoa cây Đinh. 53
Hình 4.14 : Hình ảnh mô tả lá, hoa, quả cây Trai Lý. 54
Hình 4.10: Bản đồ vùng nhạy cảm cây Nghiến, Đinh, Trai Lý tại Vườn Quốc gia Ba Bể. 55




DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ BIỂU SỐ LIỆU
Trang
Bảng 4.1: Điều kiện khí hậu của khu vực VQG Ba bể 30

Bảng 4.2: Tổng hợp thành phần loài thực vật bậc cao có mặt ở vùng VQG Ba Bể 31
Bảng 4.3 Biểu điều tra tầng cây cao khu vực có Nghiến, Đinh và Trai Lý sinh trưởng 43
Bảng 4.4. Thống kê số lượng theo hình thái của một số loại cây điển hình sống cùng
sinh cảnh với Nghiến, Đinh và Trai Lý 44
Bảng 4.5 Biểu đo đếm tầng cây cao khu vực có Nghiến, Đinh và Trai Lý sinh trưởng 45
Bảng 4.6. Kết quả Thống kê số lượng theo hình thái của một số loại cây điển hình
sống cùng sinh cảnh với Nghiến, Đinh và Trai Lý ÔTC 03 46
Bảng 4.7. Kết quả đo đếm tầng cây cao khu vực có Nghiến, Đinh và Trai Lý sinh
trưởng 47
Bảng 4.8. Kết quả Thống kê số lượng theo hình thái của một số loại cây 48
điển hình sống cùng sinh cảnh với Nghiến, Đinh và Trai Lý OTC 05 48
Biểu 4.9. Thành phần thực vật sống cùng Nghiến, Đinh và Trai Lý khu vực nghiên
cứu 48



MỤC LỤC
Trang
PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1
1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2
1.2.1. Mục tiêu tổng quát: 2
1.2.2. Mục tiêu cụ thể: 2
1.2.3.Yêu cầu của đề tài 2
1.3. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI. 3
1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học. 3
1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn. 3
PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4
2.1. Tổng quan về đa dạng sinh học 4
2.1.1. Khái niệm đa dạng sinh học 4

2.1.2. Giá trị của đa dạng sinh học 4
2.2. Tổng quan về GIS - Geographic Infomation System 6
2.1.1. Khái niệm về GIS 6
2.2.1. Các thành phần của GIS 7
2.2.2. Các nhiệm vụ của GIS 8
2.2.3. Các công nghệ liên quan đến GIS 9
2.3. Tổng quan về viễn thám 10
2.3.1. Khái niệm về viễn thám 10
2.3.2. Các phần tử của hệ thống viễn thám 11
2.3.3. Ưu điểm của công nghệ viễn thám 12
2.3.4. Các ảnh vệ tinh quan sát Trái đất 12
2.3.5. Hiệu quả ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám 14
2.4. Giới thiệu về các phần mềm sử dụng. 16
2.4.1. Phần mềm ArcGIS 10.2.1 16
2.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về GIS - RS 17
2.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 17
2.5.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 21
PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. 24
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu. 24
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu. 24
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành. 24
3.2.1. Địa điểm nghiên cứu. 24
3.2.2. Thời gian tiến hành 24
3.3. Nội dung nghiên cứu 24
3.3.1. Điều tra cơ bản 24
3.3.2. Xây dựng quy trình thành lập bản đồ phân vùng bảo tồn đa dạng sinh học
theo mức độ nhạy cảm 24
3.3.3. Các chỉ tiêu theo dõi và xác định các yếu tố tác động tới sự phân bố của loài 24
3.3.4. Ứng dụng phần mềm ArcGIS xây dựng CSDL phân vùng bảo tồn theo mức

độ thích nghi 25
3.4. Phương pháp nghiên cứu 25
3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu 25
3.4.2. Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ. 25
3.4.3. Phương pháp xử lý số liệu. 25
3.4.4. Phương pháp lập ô tiêu chuẩn. 26
3.4.5. Phương pháp tổng hợp 26
3.4.6. Phương pháp điều tra thực địa. 26
3.4.7. Phương pháp kết hợp ứng dụng tư liệu vễn thám và GIS. 26
PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 27
4.1. Tổng quan về phạm vi nghiên cứu 27
4.1.1. Khái quát chung về Vườn Quốc gia Ba Bể 27
4.1.2. Điều kiện tự nhiên 28
4.1.3. Đặc điểm dân sinh kinh tế xã hội môi trường. 32
4.2. Xây dựng quy trình thành lập bản đồ phân vùng bảo tồn đa dạng sinh học
theo mức độ nhạy cảm. 34
4.2.1. Kết quả thu thập, xử lý cơ sở dữ liệu đầu vào và xây dựng bản đồ chuyên đề 35
4.3. Kết quả điều tra xây dựng CSDL thuộc tính 43
4.3.1. Kết quả điều tra thống kê số lượng Nghiến, Đinh và Trai Lý theo ÔTC 43
4.3.2. Thống kê thành phần thực vật sống cùng Nghiến, Đinh và Trai Lý 48
4.4 Nghiên cứu đặc điểm hình thái, đặc tính sinh vật học và đặc tính sinh thái học
của một số loài thực vật quý hiếm (cây Nghiến, cây Đinh, cây Trai Lý). 51
4.4.1 Kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh vật học cây Nghiến 51
4.4.2 Kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh vật học cây Đinh. 52
4.3.3 Kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh vật học cây Trai Lý. 53
4.3.3.3. Phân bố địa lý và giá trị. 54
4.5. Kết quả xây dựng cơ sở dữ liệu xác định các vùng thích nghi đối với cây
Nghiến, Đinh và Trai Lý. 54
4.5.1. Kết quả tổng hợp các yếu tố tác động tới cây Nghiến, Đinh, Trai Lý căn cứ
theo CSDL không gian và thông tin thuộc tính theo các ÔTC. 56

4.6. Đề xuất một số giải pháp bảo tồn thực vật quý hiếm cũng như cây Nghiến,
Đinh và Trai Lý tại Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn. 58
4.6.1. Biện pháp quản lý 58
4.6.2. Biện pháp kỹ thuật 59
4.6.3. Biện pháp giáo dục 59
4.6.4. Biện pháp về quy hoạch bảo tồn 59
PHẦN 5: KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 60
5.1. Kết luận 60
5.2. Tồn Tại. 60
5.3. Kiến nghị. 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO 62
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

GIS : Geographic Information System
Hệ thống thông tin địa lý
GPS : Global Positing Systems
Hệ thống định vị toàn cầu
RS : Remote Sensing
Viễn thám
ENVI : Environment for Visualizing Images
Môi trường giải đoán ảnh
DBMS: Hệ quản trị cơ sở dữ liệu
CAD: Trợ giúp thiết kế nhờ máy tính
UBND : Uỷ ban nhân dân
VQG : Vườn Quốc gia
VQGBB : Vườn Quốc gia Ba Bể
ÔTC: Ô tiêu chuẩn

1
PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ
Bắc Kạn là tỉnh có diện tích rừng tự nhiên lớn, mà rừng được đánh giá là một
nguồn tài nguyên vô cùng phong phú và quý giá, nguồn tài nguyên này rất đa dạng
cả về thành phần lẫn chủng loại, nó không những có giá trị về kinh tế mà còn có giá
trị to lớn về sinh thái (Đặng Kim Vui và cs, 2013)[9]. Nhưng do khai thác không
hợp lý, phát nương làm rẫy, dẫn đến tài nguyên rừng không ổn định, môi trường
sinh thái suy thoái nghiêm trọng (Hoàng Văn Hùng và cs, 2013)[8]. Trong những
năm gần đây Đảng và Nhà nước ta có nhiều chủ trương, chính sách giao đất giao
rừng cho tập thể, các hộ gia đình khoanh nuôi bảo vệ, nhằm đẩy nhanh công tác
trồng rừng phủ xanh đất trống đồi núi trọc, gần đây nhất là kế hoạch trồng 5 triệu ha
rừng đã triển khai và thực hiện nhằm phát huy thế mạnh các loài cây bản địa trên
các vùng trung du và miền núi

(Hoàng Văn Hùng và cs, 2013)[8].
Khu vực Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn là khu bảo tồn rất giàu về tài
nguyên đa dạng sinh học của vùng Đông Bắc Việt Nam. Tính độc đáo của các
nguồn tài nguyên tại khu bảo tồn này đã thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà
khoa học trong và ngoài nước, có ý nghĩa quan trọng trong việc khám phá và đánh
giá các nguồn tài nguyên có giá trị quốc gia và quốc tế (Hoàng Văn Hùng, 2012)[5].
Kết quả của các công trình này đã góp phần đáng kể vào việc nâng cao hiệu quả
công tác quản lý và bảo vệ tính đa dạng sinh học tại Vườn Quốc gia Ba Bể.
Tại đây, rừng Bắc Kạn có hệ thống động, thực vật phong phú với những nguồn
gen quý hiếm khác nhau, ngoài cung cấp một số loại lâm sản, gỗ…. thì đây còn là nơi
bảo tồn các loại gen động, thực vật quý hiếm của các vùng núi phía Đông Bắc.
Ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ kỹ thuật, nhiều công
trình nghiên cứu khoa học đã được mô phỏng khá rõ ràng và sinh động. Hệ thống
thông tin địa lý và công nghệ viễn thám đã và đang được ứng dụng sâu rộng trong

nhiều lĩnh vực, đặc biệt là ứng dụng trong quản lý tài nguyên môi trường (Hà Văn
Thuân và cs, 2010)[12]
.
Trong lĩnh vực đa dạng sinh học cũng vậy công nghệ GIS là
một công cụ mạnh mẽ trong quản lý, phân vùng bảo tồn sự thích nghi thành lập bản đồ
xác định các yếu tố nhạy cảm tác động tới sự phân bố của một số loài thực vật giúp cho
người quản lý, người sử dụng dễ dàng tra cứu các thông tin về sự phân bố cũng như
phát triển loài của một số loài thực vật.

(Hoàng Văn Hùng và Trần Thị Thủy, 2014)[9].
2
Sự kết hợp giữa viễn thám và hệ thống thông tin địa lý có sự tham gia của
GPS đã thực sự tạo lên một bước ngoặt lớn về công nghệ phân tích và xử lý thông
tin, nó có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo tồn và sử dụng tài nguyên thiên nhiên.
Theo dõi và phân tích đánh giá tác động của môi trường sống xung quanh tới sự
sinh trưởng và phát triển của những loài mà thế giới công nhận là các nguồn gen
quý đã và đang là mối quan tâm của các nhà khoa học, các tổ chức bảo tồn trong và
ngoài nước. ( Rod Buckney và cs, 2011)[26].
Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn, được sự đồng ý của ban chủ nhiệm khoa
Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, dưới sự hướng dẫn trực tiếp
của thầy giáo: TS. Hoàng Văn Hùng, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng
công nghệ GIS và viễn thám xác định yếu tố nhạy cảm tác động tới sự phân bố
của một số loài thực vật quý hiếm tại khu vực Vườn Quốc Gia Ba Bể, tỉnh Bắc
Kạn”. Nhằm mục đích phục vụ công tác quản lý, bảo tồn và sử dụng hợp lý tài
nguyên rừng cho ban quản lý Vườn Quốc gia Ba Bể và chính quyền địa phương.
1.2.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
1.2.1. Mục tiêu tổng quát:
Nghiên cứu phân vùng thích nghi bảo tồn và đề xuất giải pháp bảo tồn một
số loài thực vật quý hiếm tại VQG Ba Bể.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể:

- Đánh giá hiện trạng đa dạng sinh học và xác định được một số yếu tố sinh
thái - môi trường tác động đến sự phân bố của một số loài thực vật quý hiếm tại
Vườn Quốc gia Ba Bể.
- Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS xây dựng bản đồ phân vùng bảo tồn
thích nghi (theo mức độ nhạy cảm của một số yếu tố môi trường) một số loài thực
vật quý hiếm tại Vườn Quốc gia Ba Bể.
- Đề xuất một số giải pháp bảo tồn đa dạng sinh học một số loài thực vật đặc
hữu, quý hiếm tại Vườn quốc gia Ba Bể.
1.2.3.Yêu cầu của đề tài.
- Đánh giá khái quát được điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội trong khu vực
- Nêu được các yếu tố ảnh hưởng tới sự phân bố của một số loài thực vật quý
hiếm tại Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.
- Số liệu phản ánh trung thực, khách quan.
- Kết quả phân tích đạt được mục tiêu của đề tài.
- Các giải pháp đưa ra có tính khả thi cao và phù hợp với điều kiện tại địa phương
3
1.3. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI.
1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học.
- Đây là cơ hội cho học viên ,sinh viên vận dụng kiến thức đã học và những
hiểu biết của mình về lĩnh vực đánh giá môi trường sinh thái ,đa dạng sinh học và
công nghệ thông tin vào trong thực tiễn ,đồng thời cũng là cơ hội nâng cao sự hiểu
biết về việc bảo tồn đa dạng sinh học, bảo vệ môi trường và tài nguyên thiên nhiên.
- Nâng cao kỹ thuật sử dụng và tích hợp các phần mềm tin học ứng dụng
trong đánh giá bảo tồn đa dạng sinh học.
- Đề tài là cơ sở khoa học, tư liệu tham khảo có ý nghĩa cho sinh viên chuyên
ngành môi trường và các chuyên ngành có liên quan.
1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn.
- Bên cạnh những hiểu biết được nghiên cứu khoa học và học tập đề tài còn
trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về tài nguyên thiên nhiên, môi trường
và hệ sinh thái rừng. Hiểu rõ được tầm quan trọng của đa dạng sinh học từ đó có ý

thức bảo vệ và định hướng các phương pháp bảo tồn các loài thực vật.
- Đề xuất một số giải pháp bảo tồn đa dạng sinh học một số loài đặc hữu, quý
hiếm tại Vườn Quốc gia Ba Bể, tỉnh Bắc Kạn.
- Đây là tài liệu tham khảo cho những người có nhu cầu.
4
PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Tổng quan về đa dạng sinh học
2.1.1. Khái niệm đa dạng sinh học
Đa dạng sinh học (Biodiversity) là sự giàu có, phong phú và đa dạng về nguyên liệu
di truyền, về loài và các hệ sinh thái. Vì vậy, đa dạng sinh học bao gồm đa dạng ở
mức độ trong loài là sự đa dạng, phong phú các gen trong quần thể gọi là đa dạng di
truyền hay đa dạng gen, đa dạng ở mức độ loài là sự phong phú các loài gọi là đa
dạng loài và sự phong phú về các hệ sinh thái gọi là đa dạng sinh thái (Lê Trọng
Cúc, 2002)[4].
2.1.2. Giá trị của đa dạng sinh học
Tính đa dạng thiên nhiên là nguồn vô tận về vẻ đẹp, về niềm cảm hứng sáng tạo, về
kiến thức phong phú của nhân loại. Nó là nguồn gốc của mọi sự thịnh vượng, cung
cấp cho chúng ta toàn bộ thức ăn, phần lớn các nguyên liệu, hàng hóa và dịch vụ,
cung cấp nguyên liệu di truyền cần thiết cho nông nghiệp, dược học, công nghệ v.v.
* Đa dạng sinh học duy trì các dịch vụ sinh thái quan trọng
Vai trò của các hệ sinh thái mà hàng đầu là các loài thực vật chứa diệp lục có giá
trị như những sinh vật sản xuất sơ cấp, là nguồn sống của các sinh vật khác trong
xích thức ăn. Thông qua quá trình quang hợp, cây xanh chuyển CO
2
từ khí quyển
sang Oxy cung cấp cho hô hấp của con người và động - thực vật. Phù du thực vật
trong các đại dương là nguồn thức ăn cơ sở cho chuỗi thức ăn trong biển và giúp
cho sự điều chỉnh chu trình khí quyển toàn cầu. Sự đa dạng các vi sinh vật, vi khuẩn

cố định Nitơ khí quyển cho thực vật sử dụng, làm tăng năng suất cây trồng. Các
chất hữu cơ chết, mùn bã được tái sử dụng nhờ sự phân hủy của vô vàn các vi sinh
vật, nấm và vi khuẩn phân hủy. Chế độ thủy văn trong các vùng rừng đầu nguồn
được điều chỉnh bởi đa dạng sinh học ở các hệ sinh thái rừng đầu nguồn. Giá trị
của đa dạng sinh học trong du lịch sinh thái là vô cùng to lớn (Cục BTĐDSH,
2009)[3].
* Đa dạng sinh học cung cấp cơ sở cho sức khỏe con người
Đa dạng sinh học đóng góp vào việc bảo vệ sức khỏe cho con người. Các cây thuốc
và động vật làm thuốc truyền thống là nguồn gốc cho việc bảo vệ sức khỏe cho hơn
80% dân số thế giới. Người ta đã điều tra cho thấy rằng, 57% của hơn 150 phương
thuốc điều trị có nguồn gốc từ đa dạng sinh học. Nếu đa dạng sinh học của các hệ
5
sinh thái bị suy thoái sẽ ảnh hưởng đến việc cung cấp thức ăn, chất lượng nước hay
vệ sinh, làm giảm khả năng kháng bệnh và gây nguy cơ dịch bệnh (Cục BTĐDSH,
2009)[3].
* Đa dạng sinh học là nguồn cho năng suất và tính bền vững nông nghiệp
Đa dạng của các vi khuẩn cố định đạm trong nông nghiệp, cung cấp cho cây trồng,
đồng cỏ, rừng và các thảm thực vật khác, có giá trị ước tính khoảng 50 tỷ USD hàng
năm. Hơn 49 loại cây trồng ở Mỹ, có giá trị 30 tỷ USD phụ thuộc vào côn trùng
truyền phấn, trong đó có 15% ong nhà, còn lại là côn trùng hoang dại. Ong, bướm,
chim, dơi, các động vật có vú và các côn trùng khác đã thụ phấn cho hơn 70% cây
trồng chủ yếu trên thế giới và 90% thực vật có hoa. Nông dân trên toàn thế giới đã
chi phí khoảng 25 tỷ USD hàng năm cho thuốc bảo vệ thực vật. Các sinh vật ký sinh
và thiên địch trong các hệ sinh thái trên thế giới đã cung cấp khoảng 5 đến 10 lần
bảo vệ thực vật tự do. Nếu không có các loài cây này sẽ là một thảm họa ghê gớm.
Các hệ sinh thái lớn trên thế giới như rừng, savan, đồng cỏ, đất ngập nước đóng vai
trò vô cùng quan trọng trong các chu trình thủy văn. Nếu các hệ sinh thái này bị phá
vỡ làm cho đất bị xói mòn, bồi lắng, axit hóa. ước tính có khoảng 2 - 3 triệu ha đất
hàng năm bị xói mòn. Như vậy, khoảng 1/5 đất canh tác trên thế giới có xu hướng
sa mạc hóa. Trong vòng một thiên niên kỷ con người đã thuần hóa được hơn 12.000

loài thực vật hoang dại và 20 - 30 loài động vật, trước hết là cho nông nghiệp.
Trong nông, lâm nghiệp, thủy sản đang còn phụ thuộc rất nhiều đến các loài động
vật hoang dã, họ hàng của các loài động vật đã thuần hóa được như là các nguyên
liệu di truyền cung cấp khả năng kháng bệnh, nâng cao năng suất, cải thiện sự thích
nghi đến các điều kiện môi trường (Cục BTĐDSH, 2009)[3].
* Đa dạng sinh học - cơ sở cho sự ổn định kinh tế và sự giàu có
Đa dạng sinh học là cơ sở cho việc duy trì dịch vụ sinh thái, sức khỏe con người và
năng suất nông nghiệp. Mất đa dạng sinh học làm cho dịch vụ sinh thái bị đình trệ,
giá phải trả cho sức khỏe con người và gia súc sẽ ảnh hưởng đến tất cả các mặt kinh
tế khác. Hy sinh các nguồn tài nguyên không phục hồi phục vụ cho lợi ích tức thời
sẽ tác động tiêu cực đến năng suất lâu dài. Trong áp lực của dân số, môi trường suy
thoái, tài nguyên cạn kiệt gây nên sự di cư mãnh liệt làm phá vỡ thị trường lao
động, xói mòn tài chính và suy yếu chính trị (Cục BTĐDSH, 2009)[3].
* Đa dạng sinh học giúp cho sự ổn định các hệ thống chính trị, xã hội
Con người cần lương thực, nước sạch, thuốc và tài nguyên khác cung cấp từ
các hệ sinh thái. Ở một số vùng, đặc biệt là ở một số nước đang phát triển, mất đa
6
dạng sinh học làm mất khả năng cung cấp các tài nguyên nói trên và một số tài
nguyên khác cho người dân bản địa. Mất đa dạng sinh học thường liên quan đến hệ
thống sở hữu đất đai, sử dụng không bền vững nguồn tài nguyên này. Dân ở những
vùng nghèo thường di cư đến các vùng xa xôi, có điều kiện sinh thái mong manh
hoặc vào thành phố, nơi mà vấn đề môi trường đang ngày càng bức bách. Mất
đa dạng sinh học ảnh hưởng đến an toàn xã hội, đưa đến sự nghèo đói, tệ nạn
xã hội, di cư, thậm chí chiến tranh (Cục BTĐDSH,2009)[3].
* Đa dạng sinh học làm giàu chất lượng cuộc sống của chúng ta
Đa dạng sinh học đối với con người như một nguồn thông tin đến các lĩnh
vực giáo dục, văn hóa, thẩm mỹ và tinh thần. Đa dạng sinh học là nguồn cảm xúc
cho các sáng tạo trong văn học, hội họa, thơ ca và thần thoại, các món ăn đặc sản
dân tộc, mỹ nghệ, trang trí, hội hè Đa dạng sinh học làm giàu kinh nghiệm ngoài
thiên nhiên của chúng ta, là điều kiện cho các hoạt động giải trí, thể thao, cắm trại,

săn bắn, câu cá, leo núi, quan sát chim thú, sưu tập, chụp ảnh Sự ham muốn trí tuệ
của loài người phát triển trong sự đa dạng của thế giới và chúng ta trở lại với thế
giới tự nhiên để nhận thức một cách sâu sắc. Các gen, các loài và hệ sinh thái là kho
tàng chứa đựng các thông tin về sự sống để thích nghi với môi trường thay đổi trong
quá khứ. Tiến hóa sinh học, di truyền học, dân tộc học, nhân chủng học, tâm lý học,
kỹ thuật và triết học cho ta hiểu biết thiên nhiên của thế giới và vị trí của chúng ta
trong đó để đạt được những cảm hứng sáng tạo (Cục BTĐDSH,2009)[3].
2.2. Tổng quan về GIS - Geographic Infomation System
2.1.1. Khái niệm về GIS
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - GIS) là một nhánh
của công nghệ thông tin được hình thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi
trong 10 năm lại đây. GIS là một công cụ máy tính để lập bản đồ và phân tích sự vật,
hiện tượng thực trên Trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông
thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong
đó phép phân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ. Những khả
năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi
ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sự kiện, dự đoán tác
động, hoạch định chiến lược). (Đàm Xuân Vận, 2008)[18].
Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để đưa ra những quyết định
nhanh chóng. Các phân tích GIS phụ thuộc vào chất lượng, giá trị và tính tương
thích của các dữ liệu địa lý dạng số. Việc chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển
7
các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS. Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết
hợp của GIS với GPS và công nghệ viễn thám đã cung cấp các công cụ thu thập dữ
liệu hiệu quả hơn. (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17].
GIS cho phép tạo lập bản đồ, phối hợp thông tin, khái quát các viễn cảnh, giải
quyết các vấn đề phức tạp và phát triển các giải pháp hiệu quả mà trước đây không
thực hiện được. GIS là một công cụ được các cá nhân, tổ chức, trường học, chính phủ
và các doanh nghiệp sử dụng nhằm hướng tới các phương thức mới giải quyết vấn đề.
Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp nên GIS thích

hợp với các nhiệm vụ quản lý tài nguyên và môi trường. Các mô hình phức tạp cũng dễ
dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS. (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17].
Lập bản đồ và phân tích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng GIS thực
thi các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ công cũ. Trước
công nghệ GIS, chỉ có một số ít người có những kỹ năng cần thiết để sử dụng
thông tin địa lý giúp ích cho việc giải quyết những vấn đề và đưa ra các quyết
định. GIS được sử dụng để cung cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các
nhà hoạch định chính sách. Các cơ quan Chính phủ dùng GIS trong quản lý tài
nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động quy hoạch, mô hình hóa và quan trắc.
GIS đã được công nhận là một hệ thống với nhiều lợi ích không chỉ trong công tác
thu thập đo đạc địa lý mà còn trong các công tác điều tra tài nguyên thiên nhiên,
phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng diễn biến tài nguyên môi trường. Ngày
nay, GIS được đưa và giảng dạy trong các trường phổ thông, trường đại học trên
toàn thế giới. Các chuyên gia của mọi lĩnh vực đều nhận thức được những ưu
điểm của sự kết hợp công việc của họ và GIS (Đàm Xuân Vận, 2008) [18].
2.2.1. Các thành phần của GIS
GIS được kết hợp bởi năm thành phần chính:
- Phần cứng: là hệ thống máy tính trên đó có
một hệ GIS hoạt động. 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 trữ, 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.
8
+ Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS - Database Management System).
+ Công cụ hỗ trợ hỏi đáp, phân tích và hiển thị địa lý.
+ Giao diện đồ họa người máy để truy cập các công cụ dễ dàng.

- Dữ liệu: Có thể coi là thành phần quan trọng nhất trong một hệ GIS. Các dữ
liệu địa lý và dữ liệu thuộc tính liên quan có thể được người sử dụng tự tập hợp
hoặc được 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.
- Con người: Yếu tố con người trong công nghệ GIS không những chỉ là
những người có nhiệm vụ tập hợp dữ liệu một cách đầy đủ và chính xác, mà còn là
những người có khả năng ứng dụng các kết quả từ GIS để đưa ra những quyết định
đúng đắn cho những ứng dụng cụ thể. Con người ở đây vừa có thể là yếu tố tham
gia vào ứng dụng công nghệ, như các chuyên gia về bản đồ, đội ngũ nhân viên kỹ
thuật tin học, các chuyên gia trong các lĩnh vực ứng dụng GIS mà còn cả những con
người là mục đích của ứng dụng công nghệ GIS. Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu
không có con người tham gia quản lý hệ thống và phát triển những ứng dụng GIS
trong thực tế.
- Các chương trình đào tạo: Các trung tâm ứng dụng GIS cần phải mở các lớp
đào tạo sử dụng GIS và cơ sở dữ liệu của GIS. Đặc biệt là với các hệ thống GIS
trực tuyến, việc giới thiệu và đào tạo đội ngũ sử dụng một cách hiệu quả GIS
thậm chí có tính chất quyết định cho hiệu quả của công nghệ này (Đàm Xuân
Vận, 2008)[14].
2.2.2. Các nhiệm vụ của GIS
Mục đích chung của hệ thống thông tin địa lý GIS là thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Nhập dữ liệu: Trước khi dữ liệu địa lý có thể được dùng cho GIS, dữ liệu này
phải được chuyển sang dạng số thích hợp. Quá trình chuyển dữ liệu từ bản đồ giấy
sang các file dữ liệu dạng số được gọi là quá trình số hóa. Công nghệ GIS hiện đại
có thể thực hiện tự động hoàn toàn quá trình này với công nghệ quét ảnh cho các
đối tượng lớn, những đối tượng nhỏ hơn đòi hỏi một số quá trình số hóa thủ công.
Ngày nay, nhiều dạng dữ liệu địa lý thực sự có các định dạng tương thích GIS.
Những dữ liệu này có thể thu được từ các nhà cung cấp dữ liệu và được nhập trực
tiếp vào GIS. (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17].
- Thao tác dữ liệu: Có những trường hợp các dạng dữ liệu đòi hỏi được chuyển

dạng và thao tác theo một số cách để có thể tương thích với một hệ thống nhất định.
9
Các thông tin địa lý có giá trị biểu diễn khác nhau trước khi được kết hợp với nhau,
chúng phải được chuyển về cùng một tỷ lệ. Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ
cho các thao tác trên dữ liệu không gian và cho phép loại bỏ dữ liệu không cần thiết.
(Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17].
- Quản lý dữ liệu: Đối với những dự án GIS nhỏ, có thể lưu thông tin địa lý dưới
dạng các file đơn giản. Tuy nhiên, khi kích cỡ dữ liệu trở nên lớn hơn và số lượng
người dùng cũng trở nên nhiều lên, thì cách tốt nhất là sử dụng hệ quản trị cơ sở dữ liệu
(DBMS - Database Management System) để giúp cho việc lưu trữ, tổ chức và quản lý
thông tin. Một DBMS chỉ đơn giản là một phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu. Có nhiều
cấu trúc DBMS khác nhau, nhưng trong GIS cấu trúc quan hệ tỏ ra hữu hiệu nhất.
Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng các bảng. Các trường thuộc tính
chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kết các bảng này với nhau. Do linh
hoạt nên cấu trúc đơn giản này được sử dụng và triển khai khá rộng rãi trong các ứng
dụng cả trong và ngoài GIS. (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17].
- Hỏi đáp và phân tích: GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản chỉ, nhấn và các
công cụ phân tích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân
tích. Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai công cụ
quan trọng đặc biệt: phân tích liền kề (GIS sử dụng phương pháp vùng đệm để xác định
mối quan hệ liền kề giữa các đối tượng), phân tích chồng xếp (là quá trình tích hợp các
lớp thông tin khác nhau, các thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải
được liên kết vật lý). (Đàm Xuân Vận, 2008)[18].
- Hiển thị: Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt
nhất dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ. Bản đồ khá hiệu quả trong việc lưu trữ và trao đổi
thông tin địa lý. GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú vị để mở rộng tính nghệ thuật và
khoa học của ngành bản đồ. Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo,
hình ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác (Đàm Xuân Vận, 2008)[18].
2.2.3. Các công nghệ liên quan đến GIS
GIS liên quan mật thiết với một số hệ thống thông tin khác, nhưng khả năng

thao tác và phân tích các dữ liệu địa lý chỉ có công nghệ GIS là thực hiện được.
Mặc dù không có quy tắc chính tắc về cách phân loại các hệ thống thông tin, nhưng
những giới thiệu dưới đây sẽ giúp phân biệt GIS với các công nghệ Desktop
Mapping, trợ giúp thiết kế nhờ máy tính (Computer Aided Design - CAD), viễn
thám (Remote sensing), hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS - Database Management
10
System) và hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning Systems - GPS). (Đàm
Xuân Vận, 2008)[18].
- Desktop Mapping (thành lập bản đồ): sử dụng bản đồ để tổ chức dữ liệu và
tương tác người dùng. Trọng tâm của hệ thống là thành lập bản đồ (bản đồ là cơ sở
dữ liệu). Phần lớn các hệ thống Desktop Mapping đều hạn chế hơn so với GIS về
khả năng quản lý dữ liệu, phân tích không gian và khả năng tùy biến. Các hệ thống
Desktop Mapping hoạt động trên các máy tính để bàn như PC (Personal Computer),
Macintosh và các trạm máy UNIX nhỏ. (Đàm Xuân Vận, 2008)[18].
- CAD (Trợ giúp thiết kế nhờ máy tính): Hệ thống CAD trợ giúp cho việc tạo ra
các bản thiết kế xây dựng nhà và cơ sở hạ tầng. Tính năng này đòi hỏi các thành phần
của những đặc trưng cố định được tập hợp để tạo nên toàn bộ cấu trúc. CAD yêu cầu
một số quy tắc về việc tập hợp các thành phần và khả năng phân tích rất giới hạn. Hệ
thống CAD có thể được mở rộng để hỗ trợ bản đồ nhưng thông thường bị giới hạn
trong quản lý và phân tích các cơ sở dữ liệu địa lý lớn. (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17].
- Viễn thám và GPS (Hệ thống định vị toàn cầu): Viễn thám là ngành khoa học
nghiên cứu bề mặt trái đất sử dụng kỹ thuật cảm biến như quay camera từ máy bay,
các trạm thu GPS hoặc các thiết bị khác. Các thiết bị cảm biến này thu thập dữ liệu
dạng ảnh và cung cấp các khả năng thao tác, phân tích và mô phỏng những ảnh này.
Do thiếu các tính năng phân tích và quản lý dữ liệu địa lý nên không thể gọi là GIS
thực sự. (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17].
- DBMS (Hệ quản trị cơ sở dữ liệu): chuyên về lưu trữ và quản lý tất cả các
dạng dữ liệu bao gồm cả dữ liệu địa lý. Nhiều hệ GIS đã sử dụng DBMS với mục
đích lưu trữ dữ liệu. DBMS không có các công cụ phân tích và mô phỏng như GIS
(Đàm Xuân Vận, 2008)[18].

2.3. Tổng quan về viễn thám
2.3.1. Khái niệm về viễn thám
Viễn thám (Remote Sensing - RS) là sự thu thập và phân tích thông tin về một
đối tượng mà không cần có sự tiếp xúc trực tiếp đến đối tượng. Viễn thám là
phương pháp sử dụng bức xạ điện từ như một phương tiện để điều tra và đo đạc
những đặc tính của đối tượng. (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17].
Công nghệ viễn thám, một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã đạt đến
trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phổ biến được ứng dụng rộng rãi trong nhiều
lĩnh vực kinh tế - xã hội ở nhiều nước trên thế giới. Nhu cầu ứng dụng công nghệ
viễn thám trong lĩnh vực điều tra, nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài
11
nguyên và môi trường ngày càng gia tăng nhanh chóng không những trong phạm vi
quốc gia mà cả phạm vi quốc tế. Những kết quả thu được từ công nghệ viễn thám
giúp các nhà khoa học và các nhà hoạch định chính sách có được các phương án lựa
chọn có tính chiến lược về sử dụng và quản lý tài nguyên và môi trường. Vì vậy,
viễn thám được sử dụng như là một công nghệ đi đầu rất có ưu thế hiện nay.
Từ những năm 60 của thế kỷ 20, với sự xuất hiện của vệ tinh nhân tạo đầu tiên
thì kỹ thuật không gian đã có sự phát triển vượt bậc. Vệ tinh là công cụ quan trọng
trong nghiên cứu khoa học hiện đại. Kỹ thuật thám trắc bằng vệ tinh đã phát triển
nhanh chóng thành hệ thống quan trắc khí tượng toàn cầu. Quan trắc trái đất và quan
trắc không gian đã bước sang giai đoạn mới, làm phong phú thêm phạm vi, nội dung
quan trắc. Công nghệ viễn thám đã cung cấp rất nhiều số liệu cho các lĩnh vực như:
thiên văn, khí tượng, địa chất, địa lý, hải dương, nông nghiệp, lâm nghiệp, quân sự,
thông tin, hàng không, vũ trụ.v.v.
2.3.2. Các phần tử của hệ thống viễn thám
Hệ thống viễn thám thường bao gồm 7 phần tử có quan hệ chặt chẽ với nhau.
(Đàm Xuân Vận, 2008)[18]. Theo trình tự hoạt động của hệ thống, chúng ta có:
+ Nguồn năng lượng:
Thành phần đầu tiên của
một hệ thống viễn thám là

nguồn năng lượng để chiếu
sáng hay cung cấp năng
lượng điện từ tới đối tượng
quan tâm. Có loại viễn
thám sử dụng năng lượng
mặt trời, có loại tự cung
cấp năng lượng tới đối
tượng. Thông tin viễn thám
thu thập được là dựa vào năng lượng từ đối tượng đến thiết bị nhận, nếu không có
nguồn năng lượng chiếu sáng hay truyền tới đối tượng sẽ không có năng lượng đi từ
đối tượng đến thiết bị nhận.
+ Những tia phát xạ và khí quyển: Vì năng lượng đi từ nguồn năng lượng tới
đối tượng nên sẽ phải tương tác với vùng khí quyển nơi năng lượng đi qua. Sự
tương tác này có thể lặp lại ở một vị trí không gian nào đó vì năng lượng còn phải đi
theo chiều ngược lại, tức là từ đối tượng đến bộ cảm.
Nguyªn lý thu nhËn ¶nh vÖ tinh

12
+ Sự tương tác với đối tượng: Một khi được truyền qua không khí đến đối
tượng, năng lượng sẽ tương tác với đối tượng tuỳ thuộc vào đặc điểm của cả đối
tượng và sóng điện từ. Sự tương tác này có thể là truyền qua đối tượng, bị đối tượng
hấp thu hay bị phản xạ trở lại vào khí quyển.
+ Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm: Sau khi năng lượng được phát ra hay bị
phản xạ từ đối tượng, chúng ta cần có một bộ cảm từ xa để tập hợp lại và thu nhận
sóng điện từ. Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm mang thông tin về đối tượng.
+ Sự truyền tải, thu nhận và xử lý: Năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần
phải được truyền tải, thường dưới dạng điện từ, đến một trạm tiếp nhận - xử lý, nơi
dữ liệu sẽ được xử lý sang dạng ảnh. ảnh này chính là dữ liệu thô.
+ Giải đoán và phân tích ảnh: ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng được. Để
lấy được thông tin về đối tượng người ta phải nhận biết được mỗi hình ảnh trên ảnh

tương ứng với đối tượng nào. Công đoạn để có thể nhận biết này gọi là giải đoán ảnh.
ảnh được giải đoán bằng một hoặc kết hợp nhiều phương pháp. Các phương pháp này
là giải đoán thủ công bằng mắt, giải đoán bằng kỹ thuật số hay các công cụ điện tử để
lấy được thông tin về các đối tượng của khu vực đã chụp ảnh.
+ Ứng dụng: Đây là phần tử cuối cùng của quá trình viễn thám, được thực hiện
khi ứng dụng thông tin mà chúng ta đã chiết được từ ảnh để hiểu rõ hơn về đối
tượng mà chúng ta quan tâm, để khám phá những thông tin mới, kiểm nghiệm
những thông tin đã có nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể.
2.3.3. Ưu điểm của công nghệ viễn thám
Viễn thám là khoa học thu nhận, xử lý và suy giải các hình ảnh thu nhận từ
trên không của Trái đất để nhận biết được các thông tin về đối tượng trên bề mặt đất
mà không cần tiếp xúc nó. (Đàm Xuân Vận, 2008)[18]. Công nghệ viễn thám có
những ưu việt cơ bản sau:
- Độ phủ trùm không gian của tư liệu bao gồm các thông tin về tài nguyên,
môi trường trên diện tích lớn của trái đất gồm cả những khu vực rất khó đến được
như rừng nguyên sinh, đầm lầy, hải đảo v.v.
- Có khả năng giám sát sự biến đổi của tài nguyên, môi trường Trái đất do
chu kỳ quan trắc lặp và liên tục trên cùng một đối tượng trên mặt đất của các máy
thu viễn thám. Khả năng này cho phép công nghệ viễn thám ghi lại được các biến
đổi của tài nguyên, môi trường giúp cho công tác giám sát, kiểm kê tài nguyên thiên
nhiên và môi trường.
2.3.4. Các ảnh vệ tinh quan sát Trái đất
13
Quan sát bề mặt Trái Đất đã đạt được những thành công đáng kể trong vài thập
niên qua nhờ vào sự phát triển của một ngành khoa học và công nghệ toàn cầu, đặc
biệt là công nghệ viễn thám. Hiện nay, có một số vệ tinh chiếm ưu thế như
Quickbird, Worldview, Ikonos, IRS, và GeoEye đều có độ phân giải hình ảnh nhỏ
hơn 1m (Hà Văn Thuân, 2009) [12].
Ikonos là một vệ tinh quan sát Trái đất thương mại đưa vào sử dụng năm
1999. Hình ảnh được thu thập bởi vệ tinh này có độ phân giải cao (1m toàn sắc và

4m đa phổ). Với chiều rộng swath là 11x11 km và chu kỳ chụp lặp là 3-5 ngày, vệ
tinh này di chuyển gần 7 km /giây và thu thập dữ liệu với tốc độ trên 2000 km
2
/
phút. Ikonos cung cấp một hình ảnh 4 băng tần (màu xanh dương, xanh lá cây, đỏ
và hồng ngoại gần) và là một nguồn hình ảnh lý tưởng cho việc học tập không
ngừng thay đổi tính năng (Hà Văn Thuân, 2009) [12].
Quickbird, được phóng vào năm 2001, là một vệ tinh cho hình ảnh với độ
phân giải cao thuộc sở hữu của DigitalGlobe. Vệ tinh này có thể thu thập cả hai
đơn sắc (đen và trắng) hình ảnh ở độ phân giải 60 cm, và hình ảnh đa phổ ở độ phân
giải 2,4 - 2,8 m (tùy thuộc vào vĩ độ). Vệ tinh này có thể cung cấp các hình ảnh độ
phân giải cao thứ hai sau Worldview -1. Ngoài ra, Quickbird còn được gọi là một vệ
tinh hiệu quả nhờ chu kì chụp lặp ngắn (1,0-3, 5 ngày) và rộng (16.5 x 16.5km) (Hà
Văn Thuân, 2009) [12].
Worldview-1 là vệ tinh thế hệ tiếp theo cũng thuộc sở hữu của DigitalGlobe.
Vệ tinh này được phóng lên năm 2007, có thể cung cấp hình ảnh với độ phân giải
cao nhất hiện nay (0,5 m). Trong khi đó, chu kỳ chụp lặp ngắn hơn (1, 7 ngày) và
Worldview -1 có thể chụp 750.000 km
2
mỗi ngày (Hà Văn Thuân, 2009) [12].
IRS hay vệ tinh viễn thám Ấn Độ, là một chuỗi gồm 14 vệ tinh quan sát Trái
đất được xây dựng và duy trì bởi Tổ chức Nghiên cứu Không gian ấn Độ. Tuy
nhiên, hiện nay chỉ có 8 vệ tinh còn hoạt động tốt, trong số đó Cartosat -2 được
phóng lên quỹ đạo năm 2007 là một vệ tinh viễn thám tiên tiến. Sản phẩm của vệ
tinh này có chất lượng tương đương nhưng có giá thấp hơn 20 lần so với Ikonos.
Trong năm 2008, hai vệ tinh nhỏ mới được đưa ra bao gồm Castosat -2A và IMS1.
IMS1 mang 2 máy ảnh để thu thập hình ảnh đa phổ và siêu quang phổ cung cấp
hình ảnh với 4 dải quang phổ với độ phân giải 37 m, cung cấp các hình ảnh siêu
quang phổ với độ phân giải 505,6 m (Hà Văn Thuân, 2009) [12].
Mới đây nhất, sự phát triển của vệ tinh viễn thám đã được đánh dấu bằng sự ra

mắt của GeoEye-1, với tính năng công nghệ tinh vi nhất từng được sử dụng trong một
14
hệ thống viễn thám thương mại. GeoEye -1 có thể thu thập 35.000 Km
2
mỗi ngày với
độ phân giải 41 cm toàn sắc và hình ảnh đa phổ 1,65m (Hà Văn Thuân, 2009) [12].
Nhóm thứ hai của các vệ tinh có độ phân giải hình ảnh lớn hơn (<2,5m) bao
gồm ALOS, Fomosat-2, SPOT-5. Với ưu điểm là độ phân giải cao, các vệ tinh
này được sử dụng phổ biến để theo dõi thiên tai, khảo sát tài nguyên thiên nhiên
(Hà Văn Thuân, 2009) [12].
SPOT-5 được coi là vệ tinh lý tưởng, cung cấp sự cân bằng tốt nhất giữa các
độ phân giải cao (5 - 20 m) và chiều rộng 60 x 120 km. SPOT -5 hoạt động từ năm
2002 và điều hành bởi Spot Image, Pháp (Hà Văn Thuân, 2009) [12].
Fomosat-2 của Trung Quốc do Tổ chức Không gian Quốc gia quản lý và phóng
thành công vào năm 2004. Nó có thể thu nhận hình ảnh trong các kênh toàn sắc và đa
phổ (5 kênh) với độ phân giải 2 - 8 m với khả năng chụp lặp hàng ngày. Fomosat -2
phù hợp với nghiên cứu phân bổ sử dụng đất, tài nguyên thiên nhiên, lâm nghiệp, bảo
vệ môi trường và phòng chống thiên tai (Hà Văn Thuân, 2009) [12].
Một số vệ tinh khác cho ảnh có độ phân giải trung bình (<30 m) bao gồm các
vệ tinh ASTER, CBERS-2, Landsat-5 TM và Landsat - 7 ETM.
ASTER được xây dựng và ra mắt vào năm 1999 bởi một dự án Chính phủ Nhật
Bản. ASTER bao gồm ba hệ thống dụng cụ riêng biệt cho việc đạt được hình ảnh
trong 14 kênh, gồm vùng nhìn thấy, cận hồng ngoại, sóng ngắn hồng ngoại, và hồng
ngoại nhiệt. Dữ liệu của ASTER hứa hẹn sẽ đóng góp lớn cho các lĩnh vực ứng dụng
toàn cầu liên quan tới cả thực vật và hệ sinh thái (Hà Văn Thuân, 2009) [12].
CBERS-2 là một vệ tinh được phát triển bởi sự hợp tác giữa Cơ quan Vũ trụ
của Brazil và Học viện Công nghệ Vũ trụ Trung Quốc. Nó có thể cung cấp hình ảnh
trong một phổ rộng với độ phân giải không gian 2,7-260 m. CBERS-2 có ba máy
ảnh đa phổ là Wide field imager, High resolution, and Infrared multispectral (Hà
Văn Thuân, 2009) [12].

2.3.5. Hiệu quả ứng dụng công nghệ GIS và viễn thám
Theo cách tiếp cận truyền thống, GIS là một công cụ máy tính để lập bản đồ và
phân tích các sự vật, hiện tượng thực trên Trái đất. Công nghệ GIS kết hợp các thao
tác cơ sở dữ liệu thông thường (như cấu trúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống
kê, phân tích không gian Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống
thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực
khác nhau như phân tích các sự kiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược
(Mai Thị Ái Tuyết, 2009) [17].
15
Việc áp dụng công nghệ thông tin trong lĩnh vực dữ liệu không gian đã tiến
những bước dài, từ hỗ trợ lập bản đồ (CAD mapping) sang hệ thống thông tin địa lý
(GIS). Cho đến nay cùng với việc tích hợp các khái niệm của công nghệ thông
tin như hướng đối tượng, GIS đang có bước chuyển từ cách tiếp cận cơ sở dữ
liệu (database aproach) sang hướng tri thức (knowledge aproach) (Mai Thị Ái
Tuyết, 2009) [17].
Hệ thống thông tin địa lý là hệ thống quản lý, phân tích và hiển thị tri thức địa
lý, tri thức này được thể hiện qua các tập thông tin: Các bản đồ, giao diện trực tuyến
với dữ liệu địa lý để tra cứu, trình bày kết quả và sử dụng như là một nền thao tác với
thế giới thực; các tập thông tin địa lý dạng file và dạng cơ sở dữ liệu gồm các yếu tố,
mạng lưới, topology, địa hình, thuộc tính; các mô hình xử lý; các mô hình dữ liệu,
GIS cung cấp công cụ mạnh hơn là một cơ sở dữ liệu thông thường bao gồm quy tắc
và sự toàn vẹn giống như các hệ thông tin khác; lược đồ, quy tắc và sự toàn vẹn của
dữ liệu địa lý đóng vai trò quan trọng; metadata hay tài liệu miêu tả dữ liệu, cho phép
người sử dụng tổ chức, tìm hiểu và truy nhập được tới tri thức địa lý (Mai Thị Ái
Tuyết, 2009) [17].
Khi làm việc với hệ thống GIS có thể tiếp cận dưới các cách nhìn nhận như:
Cơ sở dữ liệu địa lý (Geodatabase - theo cách gọi của ESRI): GIS là một cơ sở dữ
liệu không gian chuyển tải thông tin địa lý theo quan điểm gốc của mô hình dữ liệu
GIS (yếu tố, topology, mạng lưới, raster, ); Hình tượng hoá (Geovisualization):
GIS là tập các bản đồ thông minh thể hiện các yếu tố và quan hệ giữa các yếu tố

trên mặt đất, dựa trên thông tin địa lý có thể tạo nhiều loại bản đồ và sử dụng chúng
như là một cửa sổ vào trong cơ sở dữ liệu để hỗ trợ tra cứu, phân tích và biên tập
thông tin; Xử lý (Geoprocessing): GIS là các công cụ xử lý thông tin cho phép tạo
ra các thông tin mới từ thông tin đã có. Các chức năng xử lý thông tin địa lý lấy
thông tin từ các tập dữ liệu đã có, áp dụng các chức năng phân tích và ghi kết quả
vào một tập mới. Xét dưới góc độ ứng dụng trong quản lý nhà nước, GIS có thể
được hiểu như là một công nghệ xử lý các dữ liệu có toạ độ (bản đồ) để biến chúng
thành các thông tin trợ giúp quyết định cho các nhà quản lý. Tuỳ thuộc vào nhu cầu
của các người sử dụng mà hệ thống có thể phải tích hợp thông tin ở nhiều mức khác
nhau, nói đúng hơn là ở các tỷ lệ khác nhau, nói cách khác là tuỳ thuộc vào các định
hướng do cơ sở tri thức đưa ra (Mai Thị Ái Tuyết, 2009) [17].
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) sử dụng cơ sở dữ liệu địa lý (Geodatabase) làm
dữ liệu của mình. Lập bản đồ và phân tích địa lý không phải là kỹ thuật mới, nhưng
16
GIS thực thi các công việc này tốt hơn và nhanh hơn các phương pháp thủ công cũ.
GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp đơn giản và các công cụ phân tích tinh vi để cung
cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phân tích. Các hệ GIS hiện đại có
nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó có hai công cụ quan trọng đặc biệt là
phân tích liền kề và phân tích chồng xếp. Nhóm này tạo nên ứng dụng quan trọng đối
với nhiều ứng dụng mang tính phân tích. Quá trình chồng xếp sử dụng một số bản đồ
để sinh ra thông tin mới và các đối tượng mới. Phân tích chồng xếp khá tốn thời gian
và thuộc vào nhóm các ứng dụng có tính chất sâu, khi hệ thống được khai thác sử
dụng ở mức độ cao hơn là được sử dụng cho từng vùng cụ thể hoặc cả nước với tỷ lệ
bản đồ phù hợp. Chồng xếp là quá trình tích hợp các lớp thông tin khác nhau. Các
thao tác phân tích đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết vật lý (Mai
Thị Ái Tuyết, 2009) [17].
Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng được hiển thị tốt nhất
dưới dạng bản đồ hoặc biểu đồ. Bản đồ khá hiệu quả trong lưu giữ và trao đổi thông
tin địa lý. GIS cung cấp nhiều công cụ mới để mở rộng tính nghệ thuật và khoa học
của ngành bản đồ. Bản đồ hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình

ảnh ba chiều, ảnh chụp và những dữ liệu khác. Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ
liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp, nên GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý
tài nguyên môi trường. Các mô hình phức tạp cũng có thể dễ dàng cập nhật thông
tin nhờ sử dụng GIS. Các lớp dữ liệu GIS được sử dụng để cung cấp thông tin
nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các nhà hoạch định chính sách. Các cơ quan chính
phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các hoạt động
quy hoạch, mô hình hoá và quan trắc. Thông tin địa lý là những thông tin quan
trọng để đưa ra những quyết định một cách nhanh chóng. Các phân tích GIS phụ
thuộc vào chất lượng, giá trị và tính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số. Việc
chia sẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm và dịch vụ GIS.
Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS (hệ thống định vị
toàn cầu) và công nghệ viễn thám, đã cung cấp các công cụ thu thập dữ liệu hiệu
quả hơn. GIS đã được công nhận là một hệ thống với nhiều lợi ích không chỉ trong
các công tác thu thập đo đạc địa lý mà còn trong các công tác điều tra tài nguyên thiên
nhiên, phân tích hiện trạng và dự báo xu hướng diễn biến tài nguyên môi trường (Mai
Thị Ái Tuyết, 2009) [17].
2.4. Giới thiệu về các phần mềm sử dụng.
2.4.1. Phần mềm ArcGIS 10.2.1
17
ArcGIS Desktop là một sản phẩm của viện nghiên cứu hệ thống môi trường
(ESRI). Có thể nói đây là một phần mềm về GIS hoàn thiện nhất ArcGIS cho phép
người dùng sử dụng thực hiện những chức năng của GIS ở bất cứ nơi nào họ muốn:
Trên màn hình, máy chủ, trên web, trên các filed, phần mềm ArcGIS Desktop bao
gồm 3 ứng dụng chính sau:
- ArcMap: Để xây dựng, hiển thị, xử lý và phân tích các bản đồ.
+ Tạo các bản đồ từ rất nhiều các loại dữ liệu khác nhau.
+ Truy vấn dữ liệu không gian để tìm kiếm và hiểu mối liên hệ giữa các đối
tượng không gian.
+ Tạo các biểu đồ.
+ Hiển thị trang in ấn.

- ArcCatalog: Dùng để lưu trữ, quản lý hoặc tạo mới các dữ liệu địa lý.
+ Tạo mới một cơ sở dữ liệu.
+ Explore và tìm kiếm dữ liệu.
+ Xác định hệ thống tọa độ cho cơ sở dữ liệu.
- ArcToolbox: Cung cấp các công cụ để xử lý, xuất - nhập các dữ liệu từ các
định dạng khác như MapInfo, MicroStation,Autocad (Mai Thị Ái Tuyết, 2009)[17].
2.5. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước về GIS - RS
2.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Một số lĩnh vực ứng dụng điển hình của công nghệ GIS và viễn thám trong
quản lý và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở một số nước trên thế giới:
* Dầu mỏ và khí đốt
Dầu mỏ và khí đốt là nguồn tài nguyên đang được khai thác rộng khắp trên
toàn thế giới và luôn phải đảm bảo hạn chế những sự cố môi trường. Bởi lẽ đó,
quản lý chặt chẽ nguồn tài nguyên này luôn là vấn đề được quan tâm. Với công
nghệ GIS, công việc này đã được hỗ trợ rất nhiều, nâng cao hiệu quả quản lý
cũng như khai thác. Sử dụng GIS và các công nghệ khoan thăm dò hiện đại,
người ta có thể định vị và tiến hành xử lý các dữ liệu bề mặt một cách dễ dàng,
cách xa vùng nhạy cảm mà vẫn đảm bảo đạt được những yêu cầu chuyên môn có
giá trị của vùng dưới mặt đất.
Các số liệu thu được từ quan trắc địa chấn được thu thập để tạo nên các bản
đồ 3 chiều dưới mặt đất. Các chuyên gia có thể sử dụng những ảnh 3 chiều này
để đưa ra các quyết định về vị trí có thể của các túi dầu mà không cần tiến hành
khoan nhiều lần.