Ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS để thành lập bản đồ biến động đất đai trên địa bàn xã EA WER, huyện buôn đôn, tỉnh đăk lăk

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
----------------

------------------

NGUYỄN THÚY CƯỜNG

ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ CÔNG NGHỆ GIS ðỂ
THÀNH LẬP BẢN ðỒ BIẾN ðỘNG ðẤT ðAI TRÊN ðỊA
BÀN XÃ EA WER, HUYỆN BUÔN ðÔN, TỈNH ðẮK LẮK ”

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành
Mã số

: QUẢN LÝ ðẤT ðAI
: 60.62.16

Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN DUY BÌNH

HÀ NỘI – 2012


LỜI CAM ðOAN
Tôi xin cam ñoan ñây là kết quả nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong
bất kỳ công trình nào.
Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ trong quá trình thực hiện luận

văn ñã ñược cám ơn, các thông tin trích dẫn ñã chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày 12 tháng 11 năm 2012
Tác giả luận văn

Nguyễn Thúy Cường

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

i


LỜI CẢM ƠN!
Luận văn này là kết quả trong quá trình tôi học tập cao học ngành Quản
lý ñất ñai khoá 2010 - 2012, khoa Tài nguyên và Môi trường, trường ðại học
Nông nghiệp Hà nội và ñược thực hiện tại xã Ea Wer, huyện Buôn ðôn, tỉnh
ðăk Lăk.
Tôi xin chân thành cảm ơn:
Toàn thể các thầy cô trong trường, ñặc biệt là quý thầy, cô ñã dìu dắt,
giúp ñỡ và ñã trang bị, truyền ñạt cho tôi toàn bộ kiến thức quý báu về chuyên
môn, nghiệp vụ trong suốt quá trình học tập.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến thầy giáo TS. Nguyễn Duy
Bình, người ñã trực tiếp tận tình chỉ bảo và hướng dẫn cho tôi trong suốt quá
trình học tập và hoàn thành luận văn này.
ðồng thời tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh ñạo, các cô chú, anh
chị ñang công tác tại UBND xã Ea Wer ñã trực tiếp tận tình giúp ñỡ trong
suốt quá trình thực tập vừa qua.
Tôi xin trân trọng cảm ơn!
Ea Wer, ngày 12 tháng 11 năm 2012

Tác giả luận văn

Nguyễn Thúy Cường

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

ii


MỤC LỤC

Lời cam ñoan

i

Lời cảm ơn!

ii

Mục lục

iii

Danh mục chữ viết tắt

v

Danh mục bảng

vi

1

MỞ ðẦU

1

1.1

Tính cấp thiết của ñề tài nghiên cứu

1

1.2

Mục ñích

2

1.3

Yêu cầu

2

2

TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU

3

2.1

Khái quát chung về biến ñộng ñất ñai và bản ñồ biến ñộng ñất ñai

3

2.2

Tổng quan về công nghệ viễn thám, GIS, tích hợp công nghệ
5

viễn thám và GIS
2.3

Tình hình ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS trong quản
lý tài nguyên ở một số nước trên thế giới và Việt Nam

3

ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM, NỘI DUNG VÀ

11
PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU

20

3.1

ðối tượng nghiên cứu

20

3.2

ðịa ñiểm nghiên cứu

20

3.3

Nội dung nghiên cứu

20

3.4

Phương pháp nghiên cứu

20

3.4.1

Phương pháp ñiều tra, khảo sát, thu thập tài liệu, số liệu

20

3.4.2

Phương pháp lựa chọn ñiểm nghiên cứu

21

3.4.3

Phương pháp tham khảo, kế thừa các tài liệu có liên quan ñến ñề tài

21

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

iii


3.4.4

Phương pháp tin học bản ñồ

21

4

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

22

4.1

ðánh giá ñiều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên xã Ea Wer,

huyện Buôn ðôn, tỉnh ðăk Lăk

22

4.1.1

Vị trí ñịa lý

22

4.1.2

ðịa hình, ñịa mạo

22

4.1.3

Khí hậu thời tiết

22

4.1.4

Tài nguyên

23

4.2

Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội

25

4.2.1

Thực trạng phát triển kinh tế

25

4.2.2

Thực trạng phát triển xã hội

27

4.3

ðánh giá tổng hợp ñiều kiện tự nhiên, thực trạng phát triển kinh
tế xã hội

31

4.3.1

Những thuận lợi cơ bản

31

4.3.2

Những vấn ñề tồn tại chính cần ñược quan tâm giải quyết

31

4.4

Xử lý, phân tích ảnh viễn thám có ñộ phân giải cao ñể lập bản ñồ
hiện trạng sử dụng ñất

33

4.4.1

Mô tả nguồn dữ liệu

34

4.4.2

Các bước xử lý ảnh và kết quả ñạt ñược

35

4.5

Một số nhận xét chung về kết quả nghiên cứu

58

5

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

60

5.1

Kết luận

60

5.2

Kiến nghị

60

TÀI LIỆU THAM KHẢO

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

61

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Ý nghĩa

XD

Xây dựng

CHN

Cây hàng năm

CLN

Cây lâu năm

TN-MT

Tài nguyên – Môi trường

QHSDð

Quy hoạch sử dụng ñất

UBND

Ủy ban nhân dân

SS-MNCD

Sông suối – mặt nước chuyên dùng

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

v


DANH MỤC BẢNG
STT

Tên bảng

Trang

4.1

Diện tích các loại ñất trên ñịa bàn xã Ea Wer

24

4.2

Phân bổ dân số trên ñịa bàn xã Ea Wer

27

4.3

Mô tả các loại ñất

42

4.4

Mẫu giải ñoán ảnh vệ tinh

42

4.5

Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2004

46

4.6

Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2009

47

4.7

Hiện trạng, biến ñộng sử dụng ñất xã Ea Wer

54

4.8

Biến ñộng sử dụng các loại ñất xã Ea Wer giai ñoạn 2004 – 2009

56

4.9

So sánh kết quả phân tích ảnh và kết quả thống kê diện tích sử

4.10

dụng các loại ñất trên ñịa bàn xã Ea Wer

57

ðánh giá mức ñộ chính xác giải ñoán ảnh

58

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

vi


DANH MỤC HÌNH
STT

Tên hình

Trang

2.1

phân loại viến thám theo bước sóng

2.2

Một bản ñồ GIS là tổng hợp của rất nhiều lớp thông tin khác
nhau

2.3

9

Vai trò của viễn thám trong việc xây dựng và cập nhật cơ sở dữ
liệu GIS

4.1

6

10

Quy trình giải ñoán ảnh vệ tinh, thành lập bản ñồ hiện trạng sử
dụng ñất và bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất

33

4.2

Ảnh SPOT5 Buôn ðôn năm 2004 (ñộ phân giải 5m x 5m)

35

4.3

Ảnh SPOT5 Buôn ðôn năm 2009 (ñộ phân giải 2,5m x 2,5m)

35

4.4

Lựa chọn thông số nắn ảnh

37

4.5

Nhập ñiểm GPS nắn ảnh

37

4.6

ðiểm GPS trên ảnh cần nắn

38

4.7

Sai số chọn ñiểm nắn ảnh

38

4.8

Ảnh 2009 ñã nắn

39

4.9

Ảnh 2004 ñã nắn

39

4.10

Ảnh Ea Wer 2004 ñã cắt theo ranh giới hành chính

40

4.11

Ảnh Ea Wer 2009 ñã cắt theo ranh giới hành chính

40

4.12

Sự khác biệt mẫu giải ñoán ảnh xã Ea Wer 2004

43

4.13

Sự khác biệt mẫu giải ñoán ảnh xã Ea Wer 2009

44

4.14

Ảnh xã Ea Wer 2004 ñã lọc nhiễu

44

4.15

Ảnh xã Ea Wer 2009 ñã lọc nhiễu

45

4.16

Ảnh Ea Wer 2004 ñã lọc nhiễu cắt theo ranh giới hành chính

48

4.17

Ảnh Ea Wer 2009 ñã lọc nhiễu cắt theo ranh giới hành chính

49

4.18

ảnh biến ñộng sử dụng ñất xã Ea Wer giai ñoạn 2004 - 2009

49

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

vii


4.19

Kết quả phân loại ảnh 2004 ñược xuất sang dạng Vector

50

4.20

Kết quả phân loại ảnh 2009 ñược xuất sang dạng Vector

51

4.21

Kết quả phân loại ảnh biến ñộng ñược xuất sang dạng Vector

51

4.22

Bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất xã Ea Wer năm 2004

52

4.23

Bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất xã Ea Wer năm 2009

53

4.24

Bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất xã Ea Wer giai ñoạn 2004 – 2009

53

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

viii


1. MỞ ðẦU

1.1. Tính cấp thiết của ñề tài nghiên cứu
ðảng và Nhà nước ta ñã khẳng ñịnh phát triển khoa học công nghệ là
quốc sách hàng ñầu, là nền tảng, ñộng lực ñẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện
ñại hoá ñất nước. Với mục tiêu cụ thể: “ñưa nước ta cơ bản trở thành nước
công nghiệp vào năm 2020”. ðể thực hiện mục tiêu trên, vấn ñề có tính quyết
ñịnh là ñẩy mạnh phát triển, ứng dụng khoa học công nghệ, ñưa khoa học

công nghệ thực sự trở thành nền tảng và ñộng lực ñẩy mạnh công nghiệp hoá,
hiện ñại hoá ñất nước.
Cùng với sự phát triển khoa học công nghệ nói chung và khoa học vũ trụ
nói riêng, ảnh viễn thám cũng ñã xuất hiện, ngày càng tỏ rõ tính ưu việt trong
công tác ñiều tra, quản lý tài nguyên. ðặc biệt là sự xuất hiện của các tư liệu
viễn thám mới như: SPOT, LANDSAT, ASTER… có ñộ phân giải không gian
và phân giải phổ cao. Thông qua việc thu nhận và xử lý ảnh vệ tinh ở nhiều
thời ñiểm khác nhau, tạo thành ảnh ña thời gian ở dạng số, ñây là sản phẩm có
khả năng tích hợp thuận tiện trong hệ thống thông tin ñịa lý GIS ñể xây dựng
bản ñồ sử dụng ñất cho từng ñơn vị hành chính có diện tích lớn, ñịa hình phức
tạp, khó khăn trong việc áp dụng các phương pháp thông thường khác.
Ea Wer là xã miền núi thuộc huyện Buôn ðôn, tỉnh ðắk Lắk với diện
tích tự nhiên khá lớn (8.052 ha) ñịa hình tương ñối phức tạp, ñây còn là ñịa
bàn có nhiều thành phần dân tộc thiểu số sinh sống nên công tác thực ñịa
trong việc xây dựng bản ñồ biến ñộng ñất ñai phục vụ công tác quản lý, quy
hoạch tại ñịa phương tốn rất nhiều thời gian, chi phí. ðây là vấn ñề gây sức ép
rất lớn cho ban lãnh ñạo của xã. Với ñiều kiện thực tế trên, việc ứng dụng ảnh
viễn thám ña thời gian kết hợp với công nghệ GIS là một trong những giải
pháp hợp lý, hiệu quả giúp cho ñịa phương tiết kiệm ñược nguồn kinh phí, lao
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………

1


ñộng trong công tác xây dựng bản ñồ biến ñộng ñất ñất ñai, ñáp ứng nhu cầu
quản lý ở ñịa phương
Xuất phát từ thực tế trên, ñược sự ñồng ý của viện sau ñại học, trường
ñại học Nông nghiệp Hà Nội, khoa Tài nguyên và Môi trường, chúng tôi ñã
lựa chọn nghiên cứu ñề tài: “Ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS ñể
thành lập bản ñồ biến ñộng ñất ñai trên ñịa bàn xã Ea Wer, huyện Buôn

ðôn, tỉnh ðắk Lắk ”.
1.2.

Mục ñích
- Tìm hiểu công nghệ viễn thám, GIS và ứng dụng của chúng trong

nghiên cứu biến ñộng sử dụng ñất.
- Thành lập bản ñồ biến ñộng ñất ñai qua hai thời ñiểm dựa trên công
nghệ viễn thám tích hợp với GIS.
- Phân tích và ñánh giá tình hình biến ñộng ñất ñai trên ñịa bàn
nghiên cứu.
1.3.

Yêu cầu
- Số liệu thu thập và ñiều tra phải ñảm bảo tính chính xác, trung thực
- Nguồn ảnh có nguồn gốc và ñộ phân giải phù hợp
- Nắm ñược chu trình xử lý ảnh viễn thám và sử dụng thành thạo công

nghệ GIS trong thành lập bản ñồ và ñánh giá biến ñộng ñất ñai.
- Các phân tích ñánh giá phải ñảm bảo yêu cầu về khoa học.

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

2


2. TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
2.1. Khái quát chung về biến ñộng ñất ñai và bản ñồ biến ñộng ñất ñai
Biến ñộng là sự biến ñổi, thay ñổi, thay thế trạng thái này bằng một
trạng thái khác liên tục của sự vật, hiện tượng tồn tại trong môi trường tự

nhiên cũng như môi trường xã hội.
Phát hiện biến ñộng là quá trình nhận dạng sự biến ñổi, sự khác biệt về
trạng thái của sự vật, hiện tượng bằng cách quan sát chúng tại các thời ñiểm
khác nhau.
ðể nghiên cứu biến ñộng sử dụng ñất người ta có thể sử dụng nhiều
phương pháp từ nhiều nguồn tài liệu khác nhau như: số liệu thống kê hàng
năm, số liệu kiêm kê hoặc từ các cuộc ñiều tra. Các phương pháp này có ñộ
chính xác không cao, tốn nhiều thời gian và kinh phí, ñồng thời chúng không
thể hiện ñược sự thay ñổi sử dụng ñất từ loại ñất này sang loại ñất khác và vị
trí không gian của sự thay ñổi ñó. Thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất từ
tư liệu viễn thám ña thời gian sẽ khắc phục ñược những nhược ñiểm trên.
Bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất ngoài các yếu tố nội dung cơ bản của các
bản ñồ chuyên ñề như: ñịa hình, ñịa vật, giao thông, thủy văn… phải thể hiện
ñược sự biến ñộng về sử dụng ñất theo thời gian.
Các thông tin về tình hình sử dụng ñất, biến ñộng sử dụng ñất kết hợp
với các thông tin có liên quan là yếu tố quan trọng phục vụ công tác quy
hoạch, kế hoạch và quản lý ñất ñai ñể ñảm bảo sử dụng ñất bền vững, hiệu
quả, thân thiện môi trường và quan trọng nhất là ñảm bảo an ninh lương thực.
Các số liệu ñiều tra về tình hình biến ñộng sử dụng ñất có thể ñã ñược
phân tích và thống kê tổng hợp dưới dạng bảng biểu nhưng chưa phân tích hay
trình bày số liệu này dưới dạng không gian ñịa lý hoặc làm chúng dễ tiếp cận
hơn ñối với các nhà nghiên cứu hoặc các nhà hoạch ñịnh chính sách. Tiềm năng
của hệ thống thông tin ñịa lý hiện ñại trong việc phân tích dữ liệu không gian ñể
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………

3


thành lập bản ñồ vẫn chưa ñược ứng dụng rộng rãi. Việc thể hiện sự biến ñộng
của số liệu theo không gian ñịa lý làm tăng giá trị của số liệu lên rất nhiều ñặc

biệt ñối với nước ta, một nước có lãnh thổ trải dài trên 3000km, hai vùng ñồng
bằng châu thổ rộng lớn tương phản với các vùng miền núi bao la. Sự ña dạng về
ñặc ñiểm kinh tế xã hội và việc sử dụng ñất ñược ñánh giá rõ hơn ở dưới dạng
bản ñồ.
Ưu ñiểm của bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất là thể hiện ñược rõ sự
biến ñộng theo không gian và theo thời gian. Diện tích biến ñộng ñược thể
hiện rõ ràng trên bản ñồ, ñồng thời cho chúng ta biết có biến ñộng hay
không biến ñộng, hay biến ñộng từ loại ñất nào sang loại ñất nào. Nó có thể
ñược kết hợp với nhiều nguồn dữ liệu tham chiếu khác ñể phục vụ có hiệu
quả cho rất nhiều mục ñích khác nhau như quản lý tài nguyên, môi trường,
thống kê, kiểm kê ñất ñai.
Về cơ bản, bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất ñược thành lập trên cơ sở hai
bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất tại hai thời ñiểm nghiên cứu vì vậy ñộ chính
xác của bản ñồ này phụ thuộc vào ñộ chính xác của các bản ñồ hiện trạng sử
dụng ñất tại hai thời ñiểm nghiên cứu.
Các phương pháp cơ bản thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất và biến
ñộng lớp phủ bề mặt
- Phương pháp so sánh sau phân loại
- Phương pháp phân loại trực tiếp ảnh ña thời gian
- Phương pháp phân tích véctơ thay ñổi phổ
- Phương pháp số học
- Phương pháp sử dụng mạng nhị phân
- Phương pháp chồng xếp ảnh phân loại lên bản ñồ ñã có
- Phương pháp cộng màu trên một kênh ảnh
- Phương pháp kết hợp

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

4

2.2. Tng quan v cụng ngh vin thỏm, GIS, tớch hp cụng ngh vin thỏm
v GIS
2.2.1. Tng quan v cụng ngh vin thỏm
Vin thỏm (Remote sensing) l mt khoa hc v cụng ngh m nh nú
cỏc tớnh cht ca vt th quan sỏt ủc xỏc ủnh, ủo ủc hoc phõn tớch m
khụng cn tip xỳc trc tip vi chỳng. Hay hiu ủn gin vin thỏm l thm
dũ t xa v mt ủi tng m khụng cú s tip xỳc trc tip vi ủi tng
hoc hin tng ủú.
Theo bớc sóng sử dụng, viễn thám có thể đợc phân ra thành 3 loại cơ bản :
a. Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại.
b. Viễn thám hồng ngoại nhiệt.
c. Viễn thám siêu cao tần.
Mặt trời là nguồn năng lợng chủ yếu đối với nhóm viễn thám trong dải
sóng nhìn thấy và hồng ngoaị. Mặt trời cung cấp một bức xạ có bớc sóng u
thế ở 0,5àm. T liệu viễn thám thu đợc trong dải sóng nhìn thấy phụ thuộc
chủ yếu vào sự phản xạ từ bề mặt vật thể và bề mặt Trái đất. Các thông tin về
vật thể đợc xác định từ các phổ phản xạ.
Mỗi vật thể ở nhiệt độ bình thờng đều tự phát ra một bức xạ có đỉnh tại
bớc sóng 10àm. Nguồn năng lợng sử dụng đối với viễn thám hồng ngoại
nhiệt do chính vật thể sản sinh ra.
Viễn thám siêu cao tần sử dụng bức xạ siêu cao tần có bớc sóng từ một
đến vài chục centimet.
Có hai loại viễn thám siêu cao tần : chủ động và bị động.
Nguồn năng lợng sử dụng đối với viễn thám siêu cao tần chủ động
đợc chủ động phát ra từ máy phát. Kỹ thuật ra đa thuộc viễn thám siêu cao
tần chủ động. Ra đa chủ động phát ra nguồn năng lợng tới các vật thể, sau đó
thu lại đợc những bức xạ, tán xạ hoặc phản xạ từ vật thể.
Nguồn năng lợng sử dụng đối với viễn thám siêu cao tần bị động do
Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s khoa hc nụng nghip

5


chính vật thể phát ra. Bức xạ kế siêu cao tần là bộ cảm thu nhận và phân tích
bức xạ siêu cao tần của vật th [1]

Hỡnh 2.1. phõn loi vin thỏm theo bc súng
* V tinh s dng trong vin thỏm
- V tinh Landsat
V tinh Landsat l v tinh ti nguyờn ca Hoa K ủc phúng lờn qu ủo
Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s khoa hc nụng nghip

6


lần ñầu tiên vào năm 1972, cho ñến nay ñã có 7 thế hệ vệ tinh Landsat ñược
phóng lên quỹ ñạo. ðộ cao bay 705 km, góc nghiêng mặt phẳng quỹ ñạo 980,
quỹ ñạo ñồng bộ mặt trời, chu kỳ lặp 18 ngày, bề rộng tuyến chụp 185km.
- Vệ tinh SPOT
Vệ tinh SPOT ñược Pháp phóng lên quỹ ñạo năm 1986. Mỗi vệ tinh
ñược trang bị một máy quét ña phổ HRV. Vệ tinh SPOT bay ở ñộ cao 830km,
góc nghiêng mặt phẳng quỹ ñạo 9807, chu kỳ lặp 26 ngày. Bộ cảm HRV là
máy quét ñiện tử CCD-HRV có thể thay ñổi góc quan sát nhờ một gương ñịnh
hướng. Gương này cho phép thay ñổi hướng quan sát ±270 so với trục thẳng
ñứng nên dễ dàng thu ñược ảnh lập thể.
- Vệ tinh Cosmos
Ảnh vệ tinh Cosmos của Nga có hai loại: ảnh có ñộ phân giải cao và ảnh có
ñộ phân giải trung bình. Ảnh vệ tinh ñộ phân giải cao có kích thước ảnh 30x30cm,
ñộ phân giải mặt ñất 6-7m, ñộ phủ dọc >60%. Ảnh Cosmos ñộ phân giải trung

bình có kích thước ảnh 18x18cm, ñộ phân giải mặt ñất 30m, ñộ phủ dọc >60%.
Hiện nay tư liệu ảnh vệ tinh Landsat, SPOT, Cosmos ñược sử dụng
rộng rãi trên thế giới và Việt nam.
- Vệ tinh Quickbird
Quickbird ñánh dấu một bước quan trọng của dạng tư liệu viễn thám
phân giải cao ñược thương mại hoá. Lần ñầu tiên phóng vào năm 2000 và bị
thất bại, lần thứ hai ñược phóng lên với ñộ phân giải cao (ảnh PAN-0,6m và
ảnh ña phổ 2,4m) vào 18/10/2001. Vệ tinh ñược phóng lên quỹ ñạo ñồng bộ
mặt trời, ñộ cao 450km, ñộ nghiêng mặt phẳng quỹ ñạo 980. Các kênh phổ
của vệ tinh là xanh chàm 450-520µm, xanh lục 520-600µm, ñỏ 630-690µm
và hồng ngoại gần 760-900µm [2].
* Giải ñoán ảnh viễn thám
Giải ñoán ảnh viễn thám là quá trình chiết tách thông tin ñịnh tính cũng
như ñịnh lượng từ ảnh như hình dạng, vị trí, cấu trúc, ñặc ñiểm, chất lượng,
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………

7


ñiều kiện…Mối quan hệ tương hỗ giữa các ñối tượng dựa trên tri thức chuyên
ngành hoặc kinh nghiệm của người giải ñoán ảnh. Việc tách thông tin trong
viễn thám có thể chia thành 5 loại, cụ thể:
- Phân loại ña phổ: là quá trình tách gộp thông tin dựa trên các tính chất
phổ, không gian và thời gian của ñối tượng.
- Phát hiện biến ñộng: là phát hiện và tách các biến ñộng dựa trên tư
liệu ảnh ña thời gian (ví dụ: xác ñịnh biến ñộng thổ nhưỡng).
- Chiết tách các thông tin tự nhiên: tương ứng với việc ño nhiệt ñộ,
trạng thái khí quyển, ñộ cao của vật thể dựa trên các ñặc trưng phổ.
- Xác ñịnh các chỉ số: là việc tính toán các chỉ số mới (ví dụ: chỉ số
thực vật, chỉ số ô nhiễm).

- Xác ñịnh các ñối tượng ñặc biệt: là xác ñịnh các ñặc tính hoặc các
hiện tượng ñặc biệt như thiên tai, cháy rừng, chỉ ra các ñường ñứt gãy, ñặc
ñiểm khảo cổ…
- Có hai phương pháp giải ñoán ảnh viễn thám: Giải ñoán ảnh bằng
mắt, giải ñoán ảnh bằng công nghệ số
2.2.2. Tổng quan về hệ thống thông tin ñịa lý(GIS)
Hệ thống thông tin ñịa lý (GIS) là một tập công cụ ñể thu thập, lưu trữ, tìm
kiếm, biến ñổi và hiển thị các dữ liệu không gian từ thế giới thực nhằm phục vụ
thực hiện mục ñích cụ thể. ðó là hệ thống thể hiện các ñối tượng từ thế giới thực
thông qua:
- Vị trí ñịa lý của ñối tượng thông qua một hệ toạ ñộ.
- Các thuộc tính của chúng mà không phụ thuộc vào vị trí.
- Các quan hệ không gian giữa các ñối tượng (quan hệ topo).
Một số ñịnh nghĩa về GIS:
- Hệ thống thông tin ðịa lý là một hệ thống bao gồm các phần mềm, phần
cứng máy tính và một cơ sở dữ liệu ñủ lớn, có các chức năng thu thập, cập nhật,
quản trị và phân tích, biểu diễn dữ liệu ñịa lý phục vụ giải quyết lớp rộng lớn các

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

8


bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trí ñịa lý trên bề mặt trái ñất.
- Hệ thống thông tin ñịa lý là một tập hợp những nguyên lý, phương pháp,
công cụ và dữ liệu không gian ñược sử dụng ñể quản lý, duy trì, chuyển ñổi, phân
tích, mô hình hoá, mô phỏng, làm bản ñồ những hiện tượng và quá trình phân bố
trong không gian ñịa lý...
Những khả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến
cho GIS có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các

sự kiện, dự ñoán tác ñộng và hoạch ñịnh chiến lược).
GIS lưu giữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp chuyên ñề
có thể liên kết với nhau nhờ các ñặc ñiểm ñịa lý [6].

Hình 2.2. Một bản ñồ GIS là tổng hợp của rất nhiều lớp
thông tin khác nhau
2.2.3 Tích hợp tư liệu viễn thám và GIS
Tích hợp tiếng Anh là integration có nghĩa là hợp thành một thể thống
nhất, bổ sung thành một thể thống nhất, hợp nhất. Như vậy, tích hợp tư liệu
viễn thám và GIS là việc hợp nhất các ưu ñiểm của hai loại tư liệu viễn thám
và GIS thành một thể thống nhất, ñồng thời tìm cách hạn chế các yếu ñiểm
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………

9


của hai loại tư liệu nói trên.
Người ta phải tích hợp tư liệu viễn thám và GIS vì những lý do sau:
- Viễn thám là một trong những công nghệ thu thập dữ liệu quan trọng
và hiệu quả nhất cho việc cập nhật và xây dựng cơ sở dữ liệu GIS.
- Nguồn cung cấp thông tin ñịa lý là số liệu trắc ñịa-bản ñồ, ảnh hàng
không, ảnh viễn thám, số liệu ñiều tra, thống kê hữu hiệu cho việc thu thập dữ
liệu ñể cập nhật cho GIS, nhưng những dữ liệu sẵn có ñược lưu trữ trong GIS
cũng là nguồn thông tin bổ trợ rất tốt cho việc phân loại và xử lý ảnh viễn thám.
Giải pháp xử lý tích hợp viễn thám và GIS là phối hợp ưu thế của hai công nghệ
trong việc thu thập, lưu trữ, phân tích và xử lý dữ liệu ñịa lý ñể nâng cao năng
suất trong việc xây dựng và cập nhật dữ liệu không gian (xem hình 2.8).

Ảnh hàng
không

Viễn thám/
không ảnh

Bản ñồ giấy

Ảnh số

GIS

Dữ liệu
thực ñịa

Mô hình
toán học

Mô hình
số ñộ cao

ðo ñạc vị
trí ñiểm

ðịa lý - kinh
tế - xã hội

Hình 2.3. Vai trò của viễn thám trong việc xây dựng và cập nhật
cơ sở dữ liệu GIS
- Tích hợp tư liệu viễn thám và GIS nhằm tạo ra công nghệ cung cấp dữ
liệu ñịa lý cần thiết cho GIS, nhằm ñáp ứng nhu cầu ña dạng trong công tác
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………

10


quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường…
- Công nghệ viễn thám là một trong những công nghệ thu thập dữ liệu
không gian quan trọng và hiệu quả nhất. Sự tích hợp tư liệu viễn thám và GIS
dựa trên tư liệu raster rất khả thi vì cấu trúc dữ liệu giống nhau, hơn nữa có sự
tương ñồng giữa kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám và GIS, cả hai kỹ thuật này ñều xử
lý dữ liệu không gian và có thể thành lập bản ñồ số, ñặc biệt là có cùng một số
thuật toán xử lý dữ liệu không gian số. Khi ảnh vệ tinh ñã ñược xử lý và cung
cấp dưới dạng tương thích với GIS, những chức năng phân tích của GIS có thể
áp dụng hiệu quả ñối với tư liệu viễn thám. Do ñó, công nghệ tích hợp tư liệu
viễn thám và GIS không chỉ sử dụng ảnh viễn thám phối hợp với dữ liệu vector
của GIS (ranh giới, tọa ñộ, ñộ cao…), phối hợp các chức năng sẵn có của hai
công nghệ mà còn có thể khai thác tối ña dữ liệu thuộc tính nhằm ñạt hiệu quả
cao nhất trong việc cung cấp thông tin ñáp ứng nhanh các nhu cầu trong quy
hoạch, theo dõi biến ñộng sử dụng ñất và thành lập bản ñồ chuyên ñề…[3]
2.3. Tình hình ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS trong quản lý tài
nguyên ở một số nước trên thế giới và Việt Nam
2.3.1. Tình hình ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS trong quản lý
ñất ñai ở một số nước trên thế giới
Việc nghiên cứu biến ñộng và thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất
ñã ñược thực hiện ở nhiều quốc gia. Trong ñó phương pháp ñược sử dụng
hiệu quả nhất là kết hợp tư liệu ảnh viễn thám và GIS.
* Malaysia
Ở Malaysia, ñể thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất của huyện
Rawang tỉnh Selangor, Trung tâm viễn thám Kalaysian ñã sử dụng tư liệu ảnh
vệ tinh Landsat TM chụp năm 1988 và năm 1995 trên khu vực nghiên cứu
rộng 441km2.

Ảnh chụp năm 1988 ñược nắn chỉnh hình học theo bản ñồ ñịa hình, sau
ñó ảnh chụp năm 1995 ñược nắn theo ảnh năm 1988 theo phương pháp nắn
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………

11


ảnh về ảnh với sai số trung phương nhỏ hơn 0,5 pixel.
Sử dụng tất cả các kênh ñể tổ hợp màu giả. Dùng phương pháp phân
loại trực tiếp ảnh ña thời gian và thành lập bản ñồ lớp phủ. ðể tìm ra thông tin
về sử dụng ñất từ các lớp phủ, tác giả ñã kết hợp với dữ liệu bản ñồ và các tri
thức cơ sở sau ñó biểu diễn chúng theo ñúng quy phạm. Cuối cùng kết hợp
bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất, các hiểu biết về lớp phủ thực vật ñể thành lập
bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất.
* Iran
Ở Iran, việc nghiên cứu biến ñộng sử dụng ñất bằng tư liệu viễn thám
ñược áp dụng ngay từ những năm 90 của thế kỷ trước. Năm 1996 ñã thành lập
ñược bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất của tỉnh Gillan bằng tư liệu viễn thám.
Bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất của thành phố Mashhad ñược thành lập bằng tư
liệu ảnh Landsat theo phương pháp phân loại Fuzzy.
Một tác giả ở trường ðại học Zanjan ñã kết hợp kỹ thuật viễn thám và
công nghệ GIS ñể thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất của thành phố
Bonab và Maraghen. Dựa trên tư liệu thu thập ñược là ảnh vệ tinh Landsat
năm 1989 và năm 1998, bản ñồ ñịa hình tỷ lệ 1:25.000 và 1:50.000 khu vực
nghiên cứu. Trước tiên hai ảnh vệ tinh ñược nắn chỉnh hình học theo bản ñồ
ñịa hình. Tiến hành phân loại ñộc lập hai ảnh ñó ñể thành lập bản ñồ hiện
trạng sử dụng ñất năm 1989 và 1998. Sau ñó sử dụng chức năng của phần
mềm GIS ñể xác ñịnh biến ñộng và thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất.
* Hy Lạp

Ở Hy Lạp, việc thành lập bản ñồ biến ñộng lớp phủ và bản ñồ biến ñộng sử
dụng ñất tỷ lệ lớn từ tư liệu ảnh viễn thám ñã ñược nghiên cứu thực nghiệm trên
khu vực ñảo Lesvos thuộc vùng biển ðịa Trung Hải. Khu vực nghiên cứu rộng
163000ha, tư liệu ảnh thu thập ñược gồm 6 thời ñiểm kéo dài trong 27 năm. Gồm
ảnh Landsat MSS 1975, TM 1987, TM 1995, TM 1999, ETM 2000, ETM 2001.
Các ảnh vệ tinh ñược phân loại ñộc lập theo phương pháp xác suất cực
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………

12


ñại dựa trên các vùng mẫu ñược lựa chọn từ số liệu mặt ñất, từ ảnh hàng
không và ảnh vệ tinh ñộ phân giải cao như Ikonos, Quickbird.
Dữ liệu ảnh sau phân loại ñược xử lý dựa trên mạng xác suất ñiều kiện
gồm các nút thể hiện sự thay ñổi ngẫu nhiên và các cạnh thể hiện sự phụ thuộc
vào các ñiều kiện giả ñịnh. Sau ñó sử dụng phương pháp so sánh ñể thành lập
bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất ở các thời ñiểm từ mạng ñó. Khi ñó ñộ chính xác
của bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất phụ thuộc vào ñộ chính xác của ảnh sau nắn
chỉnh, ñộ chính xác phân loại và ñộ chính xác của bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất.
* Thái Lan

ðể nghiên cứu ảnh hưởng của các hoạt ñộng con người ñến sự thay ñổi
sử dụng ñất và lớp phủ thực vật, các nhà nghiên cứu ñã chọn thực nghiệm 5
vùng nghiên cứu trên toàn bộ lãnh thổ phía Bắc (huyện Mae Chaem thành
phố Chiang Mai), phía Tây (Kanchanaburi), phía Nam (The Ao Sawi Area),
phía ðông (The Eastern Sea Board) phía ðông Bắc (Phusithan, Sakol
Nakorn-Nakorn Phanom).
Tư liệu nghiên cứu là ảnh vệ tinh Landsat năm 1990, 1999. Phương
pháp nghiên cứu là phương pháp ñược sử dụng rộng rãi. ðầu tiên tiến hành
phân loại ñộc lập hai ảnh vệ tinh sau ñó sử dụng chức năng phân tích không

gian của GIS ñể tính toán biến ñộng và thành lập bản ñồ biến ñộng.
* Belarus
Quá trình ñô thị hóa dẫn ñến sự thay ñổi nhanh chóng của lớp phủ
thực vật và sử dụng ñất. ðể xác ñịnh thay ñổi sử dụng ñất ñô thị và vùng
ngoại ô của hai thành phố Polost và Novopolost, người ta ñã sử dụng tư liệu
ảnh vệ tinh SPOT.
Tư liệu viễn thám của khu vực nghiên cứu là ảnh SPOT 3 chụp ngày
24/6/1994 ñộ phân giải 20m (kênh toàn sắc 10m) và ảnh SPOT 5 chụp ngày
19/6/2002 ñộ phân giải 10m. Các ảnh ñược nắn chỉnh hình học về lưới chiếu
UTM-84. Các kết quả phân tích thực hiện bằng phần mềm PCI Geomatic.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………

13


Nghiên cứu ñược thực hiện theo hai phương pháp ñó là phương pháp
phân loại ảnh ña thời gian và phương pháp so sánh sau phân loại.
Ảnh ña thời gian năm 1999-2002 ñược tạo ra trên 3 kênh ảnh XS1,
XS2, XS3. Ảnh năm 2002 ñược tái chia mẫu theo phương pháp người láng
giếng gần nhất ñể có cùng ñộ phân giải với ảnh năm 1994. Và dùng phép biến
ñổi histogram ñể chuyển từ hệ RGB sang hệ HIS. Phương pháp này không
cần hiệu chỉnh khí quyển nhưng cần thận trọng trong quá trình lựa chọn vùng
biến ñộng và không biến ñộng.
ðối với phương pháp so sánh sau phân loại tác giả ñã phân loại bằng
nhiều phương pháp khác nhau ñể chọn ra phương pháp có ñộ chính xác cao
nhất như phân loại không kiểm ñịnh, phân loại có kiểm ñịnh theo xác suất cực
ñại, phương pháp sử dụng trí tuệ nhân tạo.
Kết quả thực nghiệm ñạt ñược như sau:
- Phương pháp thứ nhất: Có ba ảnh khác nhau ñược tạo ra từ ba kênh
ảnh, tuy nhiên bản ñồ biến ñộng cuối cùng ñược tạo ra từ hai kênh XS1 và

XS2. Ảnh của kênh XS3 tương tự như kênh XS2. Giá trị của các pixel biến
ñộng ñược thể hiện ở biên của biểu ñồ phân bố, giá trị pixel không thay ñổi
dao ñộng xung quanh giá trị trung bình. ðộ chính xác của lớp thay ñổi tương
ñối thấp chỉ ñạt 64,3%, ñộ chính xác vùng không thay ñổi ñạt 94,8%, ñộ
chính xác toàn bộ 85,8%, hệ số Kappa 0,63.
- Phương pháp thứ hai: Ba phương pháp phân loại ñược thực hiện trên
ảnh 1994 và 2002, ñộ chính xác toàn bộ từ 75% ñến 86,3%. Phương pháp
phân loại có kiểm ñịnh theo xác suất cực ñại và phương pháp trí tuệ nhân tạo
ñạt ñộ chính xác từ 83,1% ñến 86,3%. Tuy nhiên, ma trận sai số ñược tạo ra
cho thấy kết quả ñộ chính xác toàn bộ của bản ñồ biến ñộng tương ứng là
71% và 69%, thấp hơn so với phương pháp phân loại trực tiếp từ ảnh ña
thời gian.

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

14


Sự nhầm lẫn giữa các lớp phân loại như ñất nông nghiệp và ñất trồng
cỏ, ñất xây dựng và ñất giao thông là nguyên nhân dẫn ñến sai sót trong kết
quả phân loại, do ñó ảnh hưởng ñến kết quả biến ñộng [4].
2.3.2. Ứng dụng công nghệ viễn thám tích hợp với GIS trong nghiên cứu
tài nguyên thiên nhiên ở Việt Nam
* Sử dụng ảnh vệ tinh ñể ñiều tra, giám sát tài nguyên ñất
Nói ñến tài nguyên ñất cần ñề cập ñến hai khía cạnh: Lớp phủ thổ nhưỡng
và tình hình sử dụng ñất. ðể ñiều tra, giám sát hai khía cạnh này, ở những mức ñộ
khác nhau, ñều có thể ứng dụng công nghệ viễn thám.
Cho ñến nay, ảnh vệ tinh ñã ñược nhiều cơ quan ở nước ta sử dụng ñể
thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất. Những bản ñồ này phủ trùm các vùng
lãnh thổ khác nhau, từ khu vực hẹp ñến tỉnh, vùng và toàn quốc.

Bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất toàn quốc năm 1990 tỉ lệ 1: 1 000 000 ñược
thành lập bằng nhiều nguồn tài liệu, trong ñó ảnh vệ tinh Landsat - TM. Bản ñồ
này do Tổng cục Quản lý Ruộng ñất (nay thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường),
cùng một số các cơ quan khác thực hiện. Bên cạnh ñó, năm 1993 Tổng cục Quản
lý Ruộng ñất, Cục ðo ñạc và Bản ñồ Nhà nước (nay thuộc Bộ Tài nguyên và Môi
trường), Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Viện ðiều tra
Quy hoạch rừng, Viện Thiết kế và Quy hoạch Nông nghiệp (Bộ Nông nghiệp và
Phát triển Nông thôn) ñã thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất toàn quốc tỉ lệ 1:
250 000 bằng ảnh Landsat - TM.
Bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất của các vùng như Tây Nguyên, ðồng bằng
sông Cửu Long, ðồng bằng sông Hồng,… ñược thành lập trong khuôn khổ các
chương trình ñiều tra tổng hợp, ñều ñã sử dụng ảnh vệ tinh như một nguồn tài liệu
chính. Những bản ñồ này ñược thành lập trong những năm 1989, 1990 của thế kỉ
trước và do các cơ quan nghiên cứu khoa học và ñiều tra cơ bản thực hiện. Bản ñồ
ñược thành lập chủ yếu ở tỉ lệ 1: 250 000.

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

15


Bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất cấp tỉnh và các khu vực hẹp hơn của một số
ñịa phương cũng ñược thành lập bằng ảnh vệ tinh. Những bản ñồ này thường
ñược thành lập ở các tỉ lệ 1:100 000 (cấp tỉnh) ñến 1: 25 000 (khu vực cụ thể) và
do các Viện thuộc Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Viện
Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp, Trung tâm Viễn thám thuộc Bộ Tài nguyên
và Môi trường và một số Trường ðại học thực hiện trong khuôn khổ các ñề tài
nghiên cứu và các dự án.
Nhằm ñưa công nghệ viễn thám về các Sở Tài nguyên và Môi trường, phục
vụ công tác quản lý tài nguyên ñất vào dịp tổng kiểm kê ñất năm 2000 Trung tâm

Viễn thám ñã có những cố gắng ban ñầu ñể một số Sở tiếp cận với công nghệ viễn
thám, ñã xây dựng quy trình thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất bằng ảnh vệ
tinh và tiến hành thử nghiệm ở một số ñịa phương. Trung tâm Viễn thám ñã thành
lập bình ñồ ảnh vũ trụ tỷ lệ 1: 10 000 phục vụ kiểm kê ñất ñai của 13 tỉnh trong
ñợt kiểm kê ñất năm 2005.
Như vậy, cho ñến nay nhiều cơ quan ở nước ta ñã sử dụng ảnh vệ tinh ñể
thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất nhằm phục vụ các mục ñích khác nhau.
Kế hoạch sử dụng ảnh vệ tinh ñể ñiều tra, thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất
một cách hệ thống theo quy ñịnh của tổng kiểm kê ñất thuộc ngành ñịa chính cũng
như ñể giám sát và cập nhật biến ñộng về sử dụng ñất ñai một cách liên tục theo
các chu kì ngắn hạn, ñang ñược Trung tâm Viễn thám - Bộ Tài nguyên và Môi
trường nghiên cứu ñưa vào thực hiện trong thời gian tới.
Về mặt thổ nhưỡng, ảnh vệ tinh có thể ñược sử dụng trong công tác ñiều
tra, thành lập bản ñồ thổ nhưỡng, nghiên cứu, giám sát quá trình suy thoái ñất do
nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra như xói mòn, nhiễm mặn, cát lấn,… ở nước
ta, ảnh vệ tinh mới ñược sử dụng như tài liệu hỗ trợ ñể thành lập một số bản ñồ
thổ nhưỡng như bản ñồ thổ nhưỡng Tây Nguyên tỉ lệ 1: 250 000, bản ñồ thổ
nhưỡng ñồng bằng sông Cửu Long tỉ lệ 1: 250 000 thuộc các chương trình ñiều tra
tổng hợp các vùng này. Bên cạnh ñó, một số thử nghiệm sử dụng ảnh vệ tinh và
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………

16