tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý đánh giá biến động đất đai giai đoạn 2007 2013 huyện giao thủy, tỉnh nam định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
------------------------

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

KHƯƠNG THỊ VŨ NHẬT

TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA
LÝ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI GIAI ĐOẠN 20072013 HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

HÀ NỘI - 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
------------------------

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

KHƯƠNG THỊ VŨ NHẬT

TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA
LÝ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI GIAI ĐOẠN 2007 2013 HUYỆN GIAO THỦY, TỈNH NAM ĐỊNH

CHUYÊN NGÀNH

: QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

MÃ SỐ

: 60.85.01.03

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ THỊ GIANG

HÀ NỘI – 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là kết quả nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả
nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng có ai công bố trong bất kỳ
công trình nào.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận văn
đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn đã chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2015

Tác giả

KHƯƠNG THỊ VŨ NHẬT

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page i


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và rèn luyện tại Học viện Nông Nghiệp Việt Nam,
tôi đã nhận được sự giúp đỡ, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô giáo trong khoa
Quản Lý Đất Đai cũng như các thầy cô giáo trong trường đã truyền đạt cho tôi
những kiến thức quý báu.
Xuất phát từ sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm
ơn các thầy cô giáo. Đặc biệt để có thể hoàn thành luận văn này, ngoài sự cố
gắng nỗ lực của bản thân, còn có sự giúp đỡ chu đáo, tận tình của GVC.TS Lê
Thị Giang, các thầy cô giáo trong khoa Quản Lý Đất Đai, các cô, các chú, các
anh, chị ở UBND huyện, phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Giao Thủy,
tỉnh Nam Định và các phòng ban khác đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn
thành luận văn này theo đúng nội dung và kế hoạch được giao.
Luận văn chắc chắn không tránh khỏi những sai sót, tôi rất mong nhận
được sự đóng góp, chỉ bảo của các thầy, các cô và các bạn để luận văn được hoàn
thiện hơn.
Với tấm lòng biết ơn, tôi xin chân thành cám ơn mọi sự giúp đỡ quý báu
đó!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2015

Tác giả

KHƯƠNG THỊ VŨ NHẬT

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan....................................................................................................... i
Lời cảm ơn ......................................................................................................... ii
Mục lục ............................................................................................................. iii
Danh mục chữ cái viết tắt .................................................................................. vi
Danh mục các bảng .......................................................................................... vii
Danh mục các hình .......................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu .......................................................................................3
3. Yêu cầu của đề tài............................................................................................3
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU...................................................................4
1.1. Những vấn đề chung về sử dụng đất đai và bản đồ biến động đất đai ............4
1.2. Tình hình nghiên cứu biến động sử dụng đất trên thế giới và Việt nam .........5
1.2.1. Tình hình nghiên cứu biến động sử dụng đất trên thế giới ..................5
1.2.2. Tình hình nghiên cứu biến động sử dụng đất ở Việt Nam ..................6
1.3. Viễn thám và sự phát triển của viễn thám .....................................................9
1.3.1. Khái niệm viễn thám ..........................................................................9
1.3.2. Lịch sử phát triển của Khoa học viễn thám ...................................... 10

1.3.3. Hệ thống viễn thám .......................................................................... 12
1.3.4. Vệ tinh viễn thám ............................................................................ 19
1.3.5. Tư liệu sử dụng trong viễn thám ...................................................... 28
1.3.6. Các phương pháp giải đoán ảnh viễn thám ....................................... 31
1.4. Hệ thống thông tin địa lý GIS ..................................................................... 34
1.4.1 Khái niệm về hệ thống thông tin địa lý ............................................. 34
1.4.2. Thành phần của GIS ........................................................................ 35
1.4.3. Ứng dụng của công nghệ GIS tại Việt Nam và trên thế giới ............. 37
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................... 40
2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 40
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iii


2.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 40
2.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 40
2.3.1. Nghiên cứu điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội, tình hình quản lý sử
dụng đất tại địa bàn huyện Giao Thủy - tỉnh Nam Định ............................. 40
2.3.2. Xây dựng bản đồ sử dụng đất năm 2007 và 2013 ............................ 40
2.3.3. Xây dựng và đánh giá bản đồ biến động đất đai ............................... 40
2.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 40
2.4.1 Phương pháp thu thập số liệu ............................................................ 40
2.4.2 Phương pháp xử lý số liệu................................................................. 41
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 45
3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Giao Thủy............................ 45
3.1.1 Điều kiện tự nhiên ............................................................................ 45
3.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội của huyện Giao Thủy .............................. 47
3.1.3 Đánh giá chung về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Giao
Thủy .......................................................................................................... 50

3.2. Tình hình quản lý, sử dụng đất huyện Giao Thủy ........................................ 52
3.2.1 Tình hình quản lý đất đai của huyện Giao Thủy ................................ 52
3.2.2 Hiện trạng sử dụng đất của huyện Giao Thủy năm 2013 .................. 57
3.3. Giải đoán ảnh viễn thám và thành lập bản đồ sử dụng đất huyện Giao Thủy
năm 2007 và năm 2013 ...................................................................................... 59
3.3.1 Dữ liệu nghiên cứu ........................................................................... 59
3.3.2 Nhập ảnh .......................................................................................... 60
3.3.3 Tăng cường chất lượng ảnh.............................................................. 61
3.3.4. Nắn chỉnh tư liệu ảnh ....................................................................... 61
3.3.5. Cắt ảnh ............................................................................................ 61
3.3.6 Xây dựng tệp mẫu ảnh, đánh giá độ chính xác của tệp mẫu............... 63
3.3.7 Giải đoán ảnh viễn thám và thành lập bản đồ sử dụng đất ................. 68
3.4. Xây dựng và đánh giá bản đồ biến động đất đai giai đoạn 2007 -2013 ........ 79
3.5. Nhận xét về phương pháp tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý
đánh giá biến động đất đai. ................................................................................ 82
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iv


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 84
Kết luận ............................................................................................................. 84
Kiến nghị........................................................................................................... 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 86
PHỤ LỤC.......................................................................................................... 88

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page v

DANH MỤC CHỮ CÁI VIẾT TẮT
CS:

Cộng sự

ERST:

Vệ tinh viễn thám trái đất

ETM:

Bộ cảm ETM

ETM+:

Bộ cảm ETM+

GIS:

Hệ thống thông tin địa lý

GPS:

Hệ thống định vị toàn cầu

HRV:

Bộ cảm HRV

HRVIR:

Bộ cảm HRVIR

ICARGC:

Trung tâm quốc tế nghiên cứu biến đổi toàn cầu
(International Center of Advanced Research on Global Change)

LDCM:

Landsat 8

MSS:

Máy quét phổ đa kênh

NASA:

Cơ quan hàng không vũ trụ Châu Âu

NAOMI:

Cảm biến bổ sung

OLI:

Bộ cảm OLI

TM:

Bộ cảm TM

TIRS:

Bộ cảm TIRS

USGS:

Hội khảo sát địa chất Hoa Kỳ

VMI:

Giám sát phổ thực vật

VNREDSat-1:

Vệ tinh viễn thám của Việt Nam

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
TT

Tên bảng

Trang

3.1. Tăng trưởng kinh tế giai đoạn 2007 – 2013 ................................................. 47
3.2. Hiện trạng sử dụng đất huyện Giao Thủy năm 2013 ................................... 57
3.3. Dữ liệu vệ tinh thu thập .............................................................................. 59
3.4. Các loại hình sử dụng đất huyện Giao Thủy................................................ 64
3.5. Thống kê diện tích các loại đất.................................................................... 79
3.6. Biến động các loại hình sử dụng đất giai đoạn 2007 - 2013......................... 80

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vii


DANH MỤC CÁC HÌNH
TT

Tên hình

Trang

1.1. Bức xạ điện từ. .......................................................................................... 13
1.2. Hệ thống ghi nhận thông tin viễn thám. ..................................................... 14
1.3. Quá trình thu nhận sóng điện từ. ................................................................ 18
1.4. Phân bố kênh phổ của một số bộ cảm chính trong phổ điện từ. .................. 19
1.5. Hình ảnh vệ tinh Landsat 7 (a) và Landsat 8 (b) ........................................ 20
1.6. Ảnh vệ tinh Landsat 8 miền đông Kazakhstan ngày 9/9/2013, độ phân giải
15m ........................................................................................................... 23
1.7. Ảnh vệ tinh SPOT 6 - 2012 khu vực Baro – Pháp (a) và SPOT 7 – 2014 khu
vực Sydney – Úc (b) .................................................................................. 26
1.8. Ảnh vệ tinh QuickBird khu vực Trà Vinh năm 2008.................................. 26

1.9. Hình ảnh vệ tinh VNREDSat-1 (a) và ảnh chụp khu vực sông Hồng với độ
phân giải 2,5 m (b) .................................................................................... 28
1.10. Hệ thống thông tin địa lý GIS. .................................................................. 35
1.11. Thiết bị sử dụng trong GIS........................................................................ 35
2.1. Sơ đồ các bước xây dựng bản đồ biến động đất đai.................................... 44
3.1. Sơ đồ vị trí huyện Giao Thủy .................................................................... 45
3.2. Hiện trạng sử dụng đất huyện Giao Thủy năm 2013 .................................. 58
3.3. Cộng gộp kênh ảnh Landsat 5 – 2007 ........................................................ 60
3.4. Cộng gộp kênh ảnh Landsat 8 – 2013 ........................................................ 60
3.5. Tăng cường chất lượng ảnh Landsat 8 ....................................................... 61
3.6. Ảnh cắt Landsat 5 – 2007 huyện Giao Thủy .............................................. 62
3.7. Ảnh cắt Landsat 8 – 2013 huyện Giao Thủy ............................................... 63
3.8. Mẫu giải đoán ảnh vệ tinh Landsat 5 – 2007 (4,3,2) và Landsat 8 – 2013
(5,4,3)........................................................................................................ 65
3.9. Xây dựng tệp mẫu cho ảnh Landsat 5 – 2007 ............................................ 66
3.10. Xây dựng tệp mẫu cho ảnh Landsat 8 – 2013 ............................................ 66
3.11. Kết quả gộp lớp cho ảnh Landsat 5 – 2007................................................ 67
3.12. Kết quả gộp lớp cho ảnh Landsat 8 – 2013................................................ 67
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page viii


3.13. Kết quả đánh giá độ chính xác tệp mẫu ảnh Landsat 5 – 2007 theo phương
pháp Display Mean Plot Window (a) và Feature Space Layers (b)............. 67
3.14. Kết quả đánh giá độ chính xác tệp mẫu ảnh Landsat 8 – 2013 theo phương
pháp Display Mean Plot Window (a) và Feature Space Layers (b)............. 68
3.15. Kết quả phân loại ảnh Landsat 5 – 2007.................................................... 69
3.16. Kết quả phân loại ảnh Landsat 8 – 2013.................................................... 69
3.17. Kết quả lọc nhiễu ảnh phân loại Landsat 5 – 2007 .................................... 69

3.18. Kết quả lọc nhiễu ảnh phân loại Landsat 8 – 2013 .................................... 70
3.19. File tọa độ đánh giá độ chính xác tệp mẫu (a) và ảnh đi thực địa (b) ............. 71
3.20. Hiển thị điểm thực địa lên ảnh phân loại Landsat 5 – 2007 ....................... 72
3.21. Hiển thị điểm thực địa lên ảnh phân loại Landsat 8 - 2013 ........................ 72
3.22. Kết quả đánh giá độ chính xác ảnh phân loại Landsat 5 – 2007 ................. 73
3.23. Kết quả đánh giá độ chính xác ảnh phân loại Landsat 8 - 2013 ................. 73

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page ix


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là thành
phần quan trọng của môi trường sống, là địa bàn phân bố các khu dân cư, xây
dựng các công trình kinh tế, văn hoá xã hội, an ninh, quốc phòng. Đất đai là tài
nguyên quan trọng trong chiến lược phát triển của mỗi Quốc gia. Đất đai là yếu
tố cấu thành của mỗi quốc gia, nó gắn liền với lịch sử mỗi dân tộc và tình cảm
mỗi con người trong xã hội, sự phát triển của mỗi quốc gia phụ thuộc lớn vào
hiệu quả tổ chức, quản lý và sử dụng đất. Một trong những chỉ tiêu đánh giá sự
phát triển của mỗi quốc gia đôi khi còn được tính theo mức độ biến động trong
quá trình sử dụng đất của Quốc gia đó.
Để quản lý và sử dụng hiệu quả, bền vững tài nguyên đất đai thì việc xác
định biến động đất đai có vai trò hết sức quan trọng. Từ việc xác định được biến
động đất đai trong giai đoạn cụ thể chúng ta có thể nắm rõ cơ cấu các loại đất, vị
trí, diện tích các loại đất đồng thời xác định được chu chuyển giữa các loại đất.
Từ đó giúp các nhà quản lý có căn cứ khoa học để đưa ra các chính sách phù hợp
giúp cho việc quản lý đất đai hiệu quả hơn, nâng cao đời sống của người dân, tìm
ra biện pháp giải quyết những vấn đề bất hợp lý trong sử dụng đất, nhằm mục

đích sử dụng đất ngày càng đem lại hiệu quả cao hơn về kinh tế, xã hội và môi
trường.
Việc theo dõi sự thay đổi sử dụng đất đai theo phương pháp truyền thống
mất nhiều thời gian và không thể phán ánh kịp thời tình hình thực tế. Những năm
gần đây, sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật thu nhận thông tin từ xa và xử lý
ảnh đã làm cho công nghệ viễn thám được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực. Ứng dụng viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) vào theo dõi thay đổi
sử dụng đất đai là một phương pháp hiện đại đã được thực hiện ở nhiều nước trên
thế giới như: Trung Quốc, Nhật Bản, Thái Lan... Tính năng ưu việt của phương
pháp kết hợp giữa ảnh chụp Viễn thám và dữ liệu số trong việc chỉnh lý biến
động tiếp theo từ ảnh viễn thám kết hợp bộ nền thông tin địa lý chính xác tới
từng thửa đất được lập.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 1


Viễn thám (Remote sensing) được xác định là phương pháp nghiên cứu
đối tượng, hiện tượng bằng các thiết bị đặt cách đối tượng một khoảng cách nào
đó mà không đòi hỏi tiếp xúc trực tiếp với đối tượng. Thuật ngữ viễn thám được
sử dụng đầu tiên tại Mỹ vào những năm 1960 bao hàm cả các lĩnh vực đo ảnh,
giải đoán ảnh, địa chất ảnh. Ở Việt Nam, viễn thám mới được quan tâm kể từ
năm 1980 khi nước ta tham gia tổ chức vũ trụ quốc tế InterCosmos. Đặc điểm
quan trọng của tư liệu viễn thám có ưu điểm là giàu thông tin, chu kỳ thu nhận
thông tin ngắn, xử lý trên diện rộng vì vậy phương pháp viễn thám ưu điểm hơn
hẳn những phương pháp cổ điển khác khi nghiên cứu diễn biến các quá trình xảy
ra trên đất thời gian: sự thay đổi sử dụng đất, diễn biến rừng, quá trình xói mòn
đất…
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một tổ chức tổng thể của 5 hợp phần:
thiết bị, phần mềm, dữ liệu, con người và tổ chức hệ thống thông tin, được thiết

kế hoạt động một cách hiệu quả nhằm thu nhận, lưu trữ, điều khiển, phân tích, và
hiển thị toàn bộ các dạng dữ liệu địa lý phục vụ giải quyết lớp rộng lớn các bài
toán ứng dụng liên quan đến vị trí địa lý trên bề mặt trái đất. GIS được sử dụng
như một công cụ kỹ thuật để giải quyết những vấn đề cấp thiết của thời đại như
tình trạng triệt phá rừng, sự xuống cấp của môi trường, vấn đề đô thị hoá, dự báo
những biến động khí hậu. GIS cung cấp những công cụ mạnh nhất để có thể xây
dựng, tổ chức, xử lý và quản lý các dữ liệu cung cấp thông tin trợ giúp cho chuyên
gia về GIS và các nhà quản lý trong việc ra các quyết định đúng đắn, các giải pháp
hữu hiệu cho các vấn đề trên.
Sự kết hợp giữa viễn thám và kỹ năng xử lý số liệu của hệ thống thông tin
địa lý (GIS) và hệ thống định vị toàn cầu (GPS) giúp chúng ta có một công cụ
hoàn chỉnh để tìm hiểu sự thay đổi sử dụng đất, số lượng và vị trí phân bố. Đó là
phương pháp theo dõi thay đổi sử dụng đất ưu việt hơn hẳn so với phương pháp
truyền thống về không gian, thời gian và kinh phí, ta có thể theo dõi diễn biến tự
nhiên cũng như tác động của con người trong hàng chục năm trở lại đây. Ngoài
việc mang lại hiệu quả cao, chính xác thì phương pháp kết hợp ảnh viễn thám và
công nghệ GIS còn dễ cập nhật. Với những ưu điểm đó, việc sử dụng tư liệu ảnh
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 2


viễn thám để thành lập bản đồ thay đổi sử dụng đất đã trở thành phương pháp
hiệu quả nghiên cứu thay đổi tài nguyên đất, góp phần tích cực trong công tác
quản lý đất đai, giúp Nhà Nước đưa ra các chính sách tầm cỡ vĩ mô hạn chế biến
động đất đai.
Với mong muốn tìm hiểu và áp dụng phương pháp mới, hiệu quả vào quản
lý nguồn tài nguyên đất, tôi xin tiến hành nghiên cứu đề tài: “Tích hợp viễn
thám và hệ thống thông tin địa lý đánh giá biến động đất đai giai đoạn 20072013 huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định”.
2. Mục đích nghiên cứu

Xây dựng bản đồ biến động và đánh giá biến động đất đai giai đoạn 2007
– 2013 của huyện Giao Thủy, tỉnh Nam Định.
3. Yêu cầu của đề tài
- Kết quả giải đoán ảnh và các bản đồ được thành lập với độ chính xác cao.
- Sản phẩm bản đồ thành lập phải có khả năng ứng dụng trong công tác quản
lý đất đai.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 3


Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Những vấn đề chung về sử dụng đất đai và bản đồ biến động đất đai
Sử dụng đất đai là hệ thống các biện pháp nhằm điều hòa mối quan hệ
người – đất trong tổ hợp các nguồn tài nguyên khác và môi trường. Căn cứ vào
nhu cầu của thị trường sẽ phát hiện, quyết định phương hướng chung và mục tiêu
sử dụng hợp lý nhất tài nguyên đất đai, phát huy tối đa công dụng của đất đai
nhằm đạt tới hiệu ích sinh thái, kinh tế và xã hội cao nhất. Xuất phát từ nhu cầu
sử dụng đất mà bản đồ sử dụng đất được xây dựng nhằm thể hiện sự phân bố các
loại đất tại một thời điểm xác định, theo từng đơn vị hành chính.
Biến động được hiểu là sự biến đổi, thay thế trạng thái này bằng trạng thái
khác liên tục của sự vật, hiện tượng tồn tại trong môi trường tự nhiên và 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.
Để nghiên cứu biến động sử dụng đất đai, có thể sử dụng nhiều phương
pháp khác nhau từ số liệu thống kê, các cuộc điều tra. Các phương pháp này có
ưu điểm là độ chính xác cao nhưng nhược điểm của chúng là tốn kém thời gian
và kinh phí đồng thời 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 bản đồ biến động sử dụng đất đai từ tư liệu viễn
thám đa thời gian sẽ khắc phục được các nhược điểm đó.
Bản đồ biến động sử dụng đất đai ngoài các yếu tố nội dung cơ bản của
các bản đồ chuyên đề như địa hình, địa vật, giao thông, thủy văn … phải thể hiện
được sự biến động về sử dụng các loại đất theo thời gian.
Ưu điểm của bản đồ biến động sử dụng đất đai là thể hiện được rõ sự biến
động theo không gian và theo thời gian. Diện tích biến động được thể hiện rõ
ràng trên bản đồ đồng thời cho chúng ta biết có biến động hay không biến động,
hay biến động từ loại đất nào sang loại đất nào. Nó có thể được kết hợp với nhiều
nguồn dữ liệu tham chiếu khác để phục vụ có hiệu quả cho rất nhiều mục đích
khác nhau như quản lý tài nguyên, môi trường …
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 4


Về cơ bản, bản đồ biến động sử dụng đất đai được thành lập trên cơ sở hai
bản đồ 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 đó.
1.2. Tình hình nghiên cứu biến động sử dụng đất trên thế giới và Việt nam
1.2.1. Tình hình nghiên cứu biến động sử dụng đất trên thế giới
Trong những năm qua, dưới áp lực gia tăng dân số tình hình sử dụng đất
đai trên thế giới có nhiều thay đổi. Quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh mẽ đã nảy
sinh nhiều vấn đề đặc biệt là sự thay đổi sử dụng đất.
1.2.1.1 Ở Trung Quốc
Vào cuối những năm 1970, đầu những năm 1980, Trung Quốc áp dụng
chính sách đất đai mới “Hệ thống quản lý hộ gia đình”, chính sách thực thi dẫn
đến thay đổi đáng kể về cơ cấu sử dụng đất. Để đánh giá được sự thay đổi này,
Trung Quốc sử dụng ảnh hàng không ở 2 thời điểm 1975, 1997, kết hợp với bản
đồ địa hình và điều tra thực địa. Kết quả giải đoán là hai bản đồ sử dụng đất năm

1975 và 1997 với 8 loại hình sử dụng đất. Ở hai thời điểm, người ta phát hiện ra
những người nông dân trồng trọt ở cả những vùng đất có độ dốc cao. Điều này
chủ yếu do tập quán anh tác của một bộ phận người nông dân. Tuy nhiên so với
năm 1975 thì đất nông nghiệp 1997 giảm đi, đặc biệt là vùng có độ dốc trên 8o
(Liding Chen, Jun Wang, 2001).
1.2.1.2 Ở Indonesia

Ở Indonesia, các hiện tượng thay đổi sử dụng đất đã được đánh giá bằng
việc sử dụng kỹ thuật viễn thám. Các số liệu chỉ ra sự thay đổi được tính bằng
cách sử dụng phương pháp chồng ghép ảnh Landsat 1972 và 1984 cùng với bản
đồ sử dụng đất 1990, từ đó có thể thấy sự thay đổi sử dụng đất của từng vùng
trong giai đoạn này. Kết quả cho thấy, diện tích đất ở tăng nhanh, kéo theo diện
tích đất lúa nước và các loại đất nông nghiệp khác giảm. Nguyên nhân chính ở
đây là sự tăng trưởng dân số. Trong vấn đề này cần có sự can thiệp của Chính
phủ và sự nhận biết của cộng đồng về việc giảm mất đất sản xuất nông nghiệp.
(Muh Dimyati, Kei Mizuno Shintaro Kobayashi and Teitaro Kitamura, 1996).

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 5


1.2.1.3 Ở Ethiopia

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS), kết hợp
với điều tra thực địa bằng hệ thống định vị toàn cầu (GPS) để giải đoán ảnh hàng
không và ảnh vệ tinh tại thời điểm 1957, 1982, 1995 đông bắc Ethiopia. Kết quả
cho thấy rừng tự nhiên vùng này bị suy giảm từ 27% năm 1957 xuống 2% năm
1982 và xuống 0,3% năm 1995. Trong khi đó đất canh tác tăng lên tử 39% năm
1957 đến 70% năm 1982 và 77% năm 1995. Các nhà nghiên cứu cảnh báo rằng,

đang có một mối nguy hiểm cho việc sử dụng đất ở vùng này (Robin S.Reid,
Russell L. Kruska Nyawira Muthui, 2002).
1.2.1.4 Ở Nepan
Kỹ thuật GIS là một công cụ hữu ích cho việc nghiên cứu về sự phá rừng
và sự thay đổi sử dụng đất Ở Nepan giai đoạn 1947- 1990. Ở đây sự phá rừng
nặng nề nhất vào những năm 1960, có đến 24% đất rừng bị chuyển sang đất nông
nghiệp hoặc cây bụi.
Thêm nữa, với kỹ thuật GIS người ta đã chỉ ra rằng 86% rừng trồng hiện
nay là cây thông, ở những vùng thấp và có độ dốc vừa phải (Springer – Verlag,
2001).
1.2.2. Tình hình nghiên cứu biến động sử dụng đất ở Việt Nam
Các công trình nghiên cứu biến động sử dụng đất trên thế giới nói chung
và Việt Nam nói riêng thường được công bố thành hai hướng chính.
Thứ nhất, hướng nghiên cứu ứng dụng bao gồm các kỹ thuật, thuật toán
chiết xuất thông tin từ dữ liệu viễn thám và mô hình hóa quá trình biến động sử
dụng đất.
Thứ hai là hướng nghiên cứu mối quan hệ giữa biến động sử dụng đất, lớp
phủ với các yếu tố kinh tế, xã hội và chính sách.
Đối với hướng thứ nhất, các nghiên cứu thường dùng các dữ liệu bản đồ
và trong rất nhiều trường hợp, dữ liệu ảnh vệ tinh là nguồn thông tin chủ yếu.
Đây là lĩnh vực mà các tác giả trong nước có nhiều nghiên cứu hơn cả như các
công trình ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám và công nghệ GIS để xác định biến

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 6


động sử dụng đất hoặc biến động lớp phủ do quá trình đô thị hóa, phá rừng để
mở rộng sản xuất nông nghiệp..

Đầu tiên có thể kể đến công trình nghiên cứu về biến động lớp phủ bề mặt
đất được Nguyen et al. (2006) nghiên cứu trên phạm vi cả nước từ năm 2001 2003 từ tư liệu ảnh MODIS hay sự thay đổi lớp phủ rừng huyện Tánh Linh tình
Bình Thuận 1989 - 1998 bằng ảnh LANDSAT TM (Nguyen et al., 2005). Phạm
Văn Cự và cs. (2006) với công trình “Sử dụng tư liệu viễn thám đa thời gian để
đánh giá biến động chỉ số thực vật của lớp phủ hiện trạng và quan hệ với biến đổi
sử dụng đất tại tỉnh Thái Bình”.
Một số nghiên cứu nhằm đánh giá biến động đất đai và xây dựng bản đồ
biến động sử dụng đất từ tư liệu viễn thám và công nghệ GIS (Nguyễn Khắc Thời
và cs., 2010; Đào Châu Thu và Lê Thị Giang, 2003; Nhữ Thị Xuân và cs.,
2004;).
Đối với hướng nghiên cứu thứ hai, các tác giả nước ngoài cũng chiếm
phần lớn các công bố. Từ năm 1998 đến năm 2002 trong nghiên cứu chuyên đề
của chương trình nghiên cứu Hệ thống nông nghiệp miền núi (SAM), Castella và
Đặng Đình Quang (2002) cho rằng: Hiện trạng tài nguyên thiên nhiên ở bất kỳ
thời điểm nào cũng không ổn định đó là hậu quả của những biến động sử dụng
đất trước đó và các phương thức quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên. Những
biến động trong sử dụng đất và phương thức quản lý tài nguyên chịu ảnh hưởng
bởi các chính sách của nhà nước. Cảnh quan sử dụng đất và nguồn tài nguyên
chịu ảnh hưởng của phương thức sử dụng đất và ngược lại. Còn quyết định của
người dân bị ảnh hưởng bởi nhận thức của họ, tình trạng môi trường và điều kiện
kinh tế xã hội. Dựa trên kết quả điều tra khảo sát ở mức độ thôn bản, các tác giả
phân tích tác động của nhân tố bên trong và bên ngoài thôn bản tới biến động sử
dụng đất, mối quan hệ thống kê giữa các biến số kinh tế xã hội và địa lý được
giải thích bằng phương pháp PCA. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra những nhân tố
chính dẫn đến thay đổi sử dụng đất là chính sách, khả năng tiếp cận, tăng dân số.
Các nhân tố bên trong như sức ép dân số, các chiến lược sản xuất, các quy định

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 7

về quản lý tài nguyên chắc chắn sẽ quyết định các động thái sử dụng đất trong
tương lai.
Năm 2003, tác giả Muller thuộc chương trình Hỗ trợ Sinh thái Nhiệt đới
của Tổ chức Phát triển Cộng hòa Liên bang Đức đã nghiên cứu nhằm đánh giá
ảnh hưởng của các yếu tố địa vật lý, sinh thái nông nghiệp và kinh tế xã hội biến
động sử dụng đất từ năm 1975 đến năm 2000 tại hai huyện của tỉnh Đắc Lắc. Kết
quả nghiên cứu cho thấy nguyên nhân biến động đất đai ở khu vực Tây Nguyên
giai đoạn đầu từ 1975 đến 1992 được đặc trưng bởi sự mở rộng đất nông nghiệp
và chuyển đổi đất rừng sang đất nông nghiệp. Trong giai đoạn thứ hai, từ 1992
đến 2000, sự đầu tư vào nguồn lao động và vốn, cải thiện về công nghệ, giao
thông nông thôn, thị trường và hệ thống thủy lợi đã thúc đẩy phát triển nông
nghiệp. Độ che phủ rừng trong giai đoạn thứ hai tăng mà chủ yếu là do sự tái sinh
của các khu vực canh tác nương rẫy trước đây.
Để nghiên cứu biến động hiện trạng lớp phủ thực vật và ảnh hưởng của nó
tới quá trình xói mòn lưu vực sông Trà Khúc, tác giả Vũ Anh Tuân đã kết hợp
phương pháp viễn thám và hệ thông tin địa lý. Kết quả nghiên cứu đã xác định
được biến động hiện trạng lớp phủ lưu vực sông Trà Khúc từ năm 1989 đến
2001, từ đó mô hình hóa xói mòn bằng GIS và đề xuất sử dụng đất giảm thiểu
xói mòn (Vũ Anh Tuân, 2004).
Năm 2011, Ngô Thế Ân đã nghiên cứu ứng dụng mô hình tác tố (Agent –
based) nhằm mô phỏng tác động của chính sách đến biến động sử dụng đất tại
bản Bình Sơn, xã Tà Cạ, huyện Kỳ Sơn, tỉnh Nghệ An. Kết quả nghiên cứu chỉ ra
rằng, mô hình tác tố phù hợp cho việc mô phỏng tác động của chính sách đến
biến động sử dụng đất. Các thuật toán về sự phản hồi chính sách của người dân
trong mô hình dựa vào lợi ích mong đợi, trách nhiệm chấp hành và mức độ ảnh
hưởng của cơ quan triển khai chính sách. Mô hình có độ tin cậy cao và có khả
năng dùng để dự báo biến động sử dụng đất.
Để đánh giá tác động của các yếu tố tự nhiên và kinh tế, xã hội đến biến

động sử dụng đất lưu vực Suối Muội, huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La, tác giả Vũ
Kim Chi (2009) đã sử dụng dữ liệu ảnh máy bay kết hợp với phân tích thống kê.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 8


Kết quả nghiên cứu cho thấy, tại lưu vực Suối Muội yếu tố ảnh hưởng đến biến
động sử dụng đất là độ cao, đá gốc, khoảng cách đến quốc lộ 6, khoảng cách đến
khu dân cư và dân tộc. Một công trình nghiên cứu khác về biến động sử dụng đất
và mối quan hệ với lao động công nghiệp - tiểu thủ công nghiệp huyện Chương
Mỹ, thành phố Hà nội bằng phương pháp thống kê không gian được thực hiện
bởi Đinh Thị Bảo Hoa và Phú Thị Hồng (2013).
Trung tâm Quốc tế Nghiên cứu biến đổi toàn cầu (ICARGC) đã thực hiện
chương trình nghiên cứu về biến động sử dụng đất dưới tác động của hoạt động
kinh tế - xã hội và biến đổi khí hậu toàn cầu tại điểm nghiên cứu là đồng bằng
sông Hồng và vùng núi Tây Bắc Việt Nam. Kết quả của đề tài xác định được
biến động đất lúa và lượng phát thải khí mê tan từ canh tác lúa khu vực đồng
bằng sông Hồng. Ở khu vực Tây Bắc, chương trình thực hiện nghiên cứu điểm ở
Sa Pa đã xác định được biến động sử dụng đất giai đoạn 1993 - 2009 và mối
quan hệ giữa biến động sử dụng đất với du lịch và các tai biến thiên nhiên ở
Sa Pa (ICARGC, 2013).
1.3. Viễn thám và sự phát triển của viễn thám
1.3.1. Khái niệm viễn thám
Viễn thám (Remote sensing) được định nghĩa bằng nhiều từ ngữ khác
nhau, nhưng nói chung đều thống nhất theo quan điểm chung là khoa học và
công nghệ thu thập thông tin của vật thể mà không tiếp xúc trực tiếp với vật thể
đó. Dữ liệu viễn thám là loại dữ liệu có thể thu được về một diện rộng hàng trăm
ngàn km2 trong một khoảng thời gian ngắn bằng các thiết bị ghi nhận các bức xạ
hay phản xạ các vùng phổ khác nhau của đối tượng tạo ra các thông tin mà kết

quả là hình ảnh chính đối tượng đó. Các tư liệu viễn thám có ưu việt là nhanh,
kịp thời, tầm bao quát rộng. Cốt lõi của của tư liệu viễn thám chính là giá trị phổ
phản xạ của các đối tượng trên bề mặt trái đất ở từng khoảng bước sóng. Định
nghĩa sau đây có thể coi là tiêu biểu: “Viễn thám là khoa học và công nghệ mà
theo đó các đặc tính mà đối tượng quan tâm được nhận diện, đo đạc, phân tích
các tính chất mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng”. Đối tượng ở định

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 9


nghĩa trên có thể hiểu là một đối tượng cụ thể, một vùng hay một hiện tượng
(Nguyễn Ngọc Thạch, 2005).
Viễn thám điện từ là khoa học và công nghệ sử dụng sóng điện từ để
truyền tải thông tin từ vật cần nghiên cứu tới thiết bị thu nhận thông tin cũng như
công nghệ xử lý để các thông tin thu nhận có ý nghĩa. Viễn thám điện từ bao gồm
viễn thám quang học và viễn thám rada.
1.3.2. Lịch sử phát triển của Khoa học viễn thám
Trong khoảng 3 thập kỷ gần đây khi công nghệ vũ trụ cho ra đời các ảnh
số thu nhận từ vệ tinh trên quỹ đạo của trái đất, viễn thám đã thực sự phát triển
mạnh mẽ. Nhưng thực ra viễn thám đã có lịch sử lâu đời. Ảnh chụp (film) sử
dụng cho nghiên cứu mặt đất xuất hiện từ thế kỷ XIX. Năm 1839, Louis Daguere
(1789-1881) đưa ra báo cáo về thí nghiệm hoá ảnh của mình khởi đầu cho ngành
chụp ảnh. Ảnh chụp từ bề mặt trái đất từ khinh khí cầu bắt đầu sử dụng từ năm
1858. Bức ảnh chụp đầu tiên về trái đất từ khinh khí cầu chụp vùng Bostom vào
năm 1860 bởi James Wallace Black, 1860.
Giai đoạn phát triển ngành chụp ảnh photo từ xa đánh dấu bằng sự ra đời
của ngành hàng không. Chụp ảnh từ máy bay tạo điều kiện cho việc chồng phủ
ảnh, chỉnh lý ảnh và chiết suất thông tin từ ảnh nối. Ảnh chụp từ máy bay đầu

tiên mà lịch sử ghi nhận được thực hiện vào năm 1910 bởi Wilbur Wright bằng
việc chụp ảnh di động trên vùng gần Centoceli tại Italia.
Chiến tranh thế giới thứ nhất (1914-1918) đánh dấu giai đoạn khởi đầu
cho việc chụp ảnh từ máy bay phục vụ mục đích quân sự. Những năm sau, các
thiết kế khác nhau về các loại máy chụp ảnh được phát triển mạnh mẽ. Đồng
thời, kỹ thuật giải đoán ảnh hàng không và đo đạc từ ảnh cũng phát triển mạnh
tạo nên sự hình thành ngành khoa học mới tên là đo đạc ảnh.
Trong chiến tranh thế giới thứ hai (1939-1945) ảnh hàng không được sử
dụng chủ yếu cho mục đích quân sự. Trong thời kỳ này ảnh RADAR đã được sử
dụng đồng thời với việc phát triển phổ hồng ngoại. Các ảnh chụp trên kênh phổ
hồng ngoại cho phép chiết lọc thông tin được nhiều hơn. Ảnh màu chụp bằng
máy ảnh đã được sử dụng trong chiến tranh thế giới thứ hai.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 10


Việc chạy đua vào vũ trụ giữa Liên Xô cũ và Hoa Kỳ đã thúc đẩy việc
nghiên cứu trái đất bằng viễn thám với các phương tiện kỹ thuật hiện đại. Các
trung tâm nghiên cứu trái đất bằng công nghệ viễn thám đã ra đời, như cơ quan
vũ trụ Châu Âu ESA (European Space Agency), chương trình vũ trụ của Mỹ
NASA (National Aeronautics and Space Administration). Ngoài ra, có các
chương trình nghiên cứu trái đất bằng viễn thám tại các nước như Canada, Nhật,
Pháp, Ấn Độ, Trung Quốc.
Ảnh đầu tiên từ vũ trụ chụp về trái đất được cung cấp bởi Explorrer-6 năm
1959. Tiếp theo là chương trình vũ trụ Mercury (1960) cho ra sản phẩm ảnh chụp
từ quỹ đạo chất lượng cao, ảnh màu kích thước 70mm từ máy tự động. Vệ tinh
khí tượng đầu tiên (TIOS-1) phóng lên quỹ đạo trái đất vào tháng 4 năm 1960 mở
đầu cho việc quan sát dự báo khí tượng trái đất. Ảnh chụp từ vệ tinh khí tượng
NOAA (National Oceanic & Atmospheric Administration) đã được sử dụng sau

năm 1972 đánh dấu cho việc nghiên cứu khí tượng trái đất từ vũ trụ một cách
tổng thể và cập nhật hàng ngày.
Sự phát triển của viễn thám đi liền với sự phát triển của công nghệ vũ trụ
phục vụ cho việc nghiên cứu trái đất và vũ trụ. Ảnh chụp nổi stereo theo phương
đứng và xiên cung cấp bởi GEMINI (1965) đã thể hiện ưu thế của việc nghiên
cứu trái đất bằng các bức ảnh của nó. Tiếp theo, tàu Apolo cho ra sản phẩm ảnh
chụp nổi và đa phổ kích thước 70mm. Ngành hàng không vũ trụ của Liên Xô cũ
và hiện nay là Nga góp phần tích cực vào việc nghiên cứu trái đất từ vũ trụ. Các
nghiên cứu được thực hiện trên các con tàu vũ trụ có người như Soynz, tàu
Meteor, Cosmos hoặc trên các trạm “chào mừng” (Salyut). Sản phẩm thu được là
ảnh chụp trên các thiết bị quét đa phổ phân giải cao như MSU_E. Ảnh chụp từ vệ
tinh Cosmos trên 5 kênh phổ khác nhau với kích thước ảnh 18x18cm. Ngoài ra
các ảnh chụp từ thiết bị chụp KATE - 140, MKF - 6m trên trạm quỹ đạo Salyut
cho ra sau kênh ảnh thuộc dải phổ 0,40÷0,89µm với độ phân giải mặt đất tại tâm
ảnh đạt 20x20m.
Tiếp theo với vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS-1 (Earth Reosourcer
Technology Satellite) được phóng lên quỹ đạo trái đất vào năm 1972. Sau vệ tinh
này đổi tên là Landsat 1, rồi các vệ tinh thế hệ mới hơn là Landsat 2, Landsat 3,
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 11


Landsat 4 và Landsat 5. Ngay từ đầu ERTS-1 mang theo bộ cảm MSS (máy quét
đa phổ) với bốn kênh phổ khác nhau và bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với
ba kênh phổ khác nhau. Ngoài Landsat 2 và Landsat 3 còn có các vệ tinh khác
như SKYLAB (1973) và HCMM (1978). Từ 1982, các ảnh chuyên đề được thực
hiện trên các vệ tinh Landsat TM 4 và Landsat TM 5 với 7 kênh phổ khác nhau
từ dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt. Điều này cho phép nghiên cứu trái
đất từ nhiều dải phổ khác nhau. Đồng thời với việc phát triển của các ảnh vệ tinh

Landsat, các ảnh vệ tinh của Pháp là vệ tinh SPOT (1986) đã đưa ra sản phẩm
ảnh số thuộc hai kiểu ảnh đơn kênh với độ phân giải không gian 10x10 m và ảnh
đa kênh SPOT-XS với ba kênh (hai kênh thuộc dải phổ nhìn thấy, một kênh
thuộc dải phổ hồng ngoại) với độ phân giải không gian 20x20 m. Đặc tính của
ảnh vệ tinh SPOT là cho ra các cặp ảnh nổi Stereo cung cấp một khả năng tạo
ảnh nổi ba chiều. Điều này giúp cho việc nghiên cứu bề mặt trái đất đạt kết quả
cao, nhất là việc nghiên cứu bề mặt địa hình.
Các ảnh vệ tinh của Nhật như MOS-1 phục vụ cho quan sát biển Marine
Observation Satellite) và các ảnh chụp từ các vệ tinh của Ấn Độ I-1A tạo ra các
ảnh vệ tinh như LISS thuộc nhiều thế hệ khác nhau.
Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu trái đất bằng viễn thám được đẩy
mạnh do áp dụng kỹ nghệ mới với việc sử dụng ảnh RADAR. Viễn thám
RADAR tích cực thu nhận ảnh bằng phát sóng dài siêu tần và thu tia phản hồi
cho phép thực hiện nghiên cứu độc lập không phụ thuộc vào mây.
Gần đây nhất là sự ra đời ảnh vệ tinh IKONOS của Mỹ. Hiện tại các ảnh
IKONOS đạt tới độ phân giải 1m, trong thời gian tới sẽ có các ảnh IKONOS độ
phân giải 0.5 m. Ảnh IKONOS có thể được sử dụng để cập nhật và hiệu chỉnh
các bản đồ tỷ lệ trung bình hay làm bản đồ ảnh về hiện trạng sử dụng đất rất tốt
(Nguyễn Khắc Thời và cs, 2012).
1.3.3. Hệ thống viễn thám
1.3.3.1. Cơ sở khoa học của công nghệ viễn thám
a. Cơ sở vật lý của viễn thám
Các tính chất của vật thể được xác định qua các năng lượng phản xạ hoặc
bức xạ từ vật thể.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 12


Hình 1.1. Bức xạ điện từ.

Năng lượng sóng điện từ được xác định:

E = h.c / l

Trong đó: E : Năng lượng điện từ
h : Hằng số Plank
c : Vận tốc ánh sáng, c ≈ 3.108m/s
l : Bước sóng.
Bức xạ điện từ truyền năng lượng điện từ trên cơ sở các dao động của
trường điện từ trong không gian hoặc trong lòng các vật chất, quá trình lan truyền
tuân theo định luật Maxwell. Bức xạ điện từ có tính chất sóng và hạt.
b. Hệ thống ghi nhận thông tin viễn thám.
Hệ thống ghi nhận thông tin viễn thám bao gồm:
- Nguồn năng lượng: Thường là năng lượng mặt trời với các hệ viễn thám
bị động, và máy quét sóng với hệ viễn thám chủ động. Nguồn năng lượng mặt
trời phát tới đối tượng nghiên cứu được xác định bằng thành phần phổ và phân
bố năng lượng ở dải phổ đó.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 13


Hình 1.2. Hệ thống ghi nhận thông tin viễn thám.
- Môi trường truyền năng lượng: Môi trường truyền năng lượng là khí
quyển. Năng lượng truyền qua khí quyển bị khí hấp thụ, tán xạ và phân bố lại
năng lượng trong dải phổ chiếu tới đối tượng.
- Đối tượng tự nhiên: (Bề mặt trái đất) Năng lượng phát ra từ nguồn đi
qua tầng khí quyển chiếu tới vật sẽ xảy ra hiện tượng:
+ Phản xạ một phần năng lượng chiếu tới (hiện tượng tán xạ phổ).

+ Hấp thụ một phần năng lượng chiếu tới.
+ Bức xạ: Sau khi hấp thụ năng lượng trong một dải phổ nào đó ánh sáng
chiếu tới tùy theo tính chất và cấu tạo vật chất của vật mà sau một thời gian tích
tụ năng lượng hoặc ngay lập tức vật phát ra năng lượng ở một dải phổ nào khác
vào khí quyển gọi là hiện tượng bức xạ phổ.
- Máy ghi nhận thông tin: Gồm máy chụp ảnh, máy quét ảnh hoặc máy thu
vô tuyến … Năng lượng chiếu tới vật sau khi phản xạ trở lại khí quyển nên nó sẽ
thay đổi thành phần phổ. Năng lượng này chiếu vào ống kính máy thu được đo
đạc và biến thành tín hiệu điện ghi trên băng từ hoặc chụp lên phim ảnh.
c. Phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên.
Đặc trưng phản xạ phổ hay đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự
nhiên là hàm của nhiều yếu tố. Các đặc tính này phụ thuộc vào điều kiện chiếu
sáng, môi trường khí quyển, bề mặt đối tượng và bản thân đối tượng.
- Đặc tính phản xạ phổ thực vật.
Bức xạ mặt trời khi tới bề mặt lá cây, phần trong vùng sóng đỏ (red) và
chàm (blue) bị chất diệp lục hấp thụ phục vụ quá trình quang hợp, vùng sóng lục
(green) và vùng sóng hồng ngoại sẽ phản xạ khi gặp chất diệp lục của lá. Sự khác
nhau về đặc trưng phản xạ của thực vật phụ thuộc vào các yếu tố cấu tạo trong và
ngoài của cây (hàm lượng sắc tố diệp lục, cấu tạo mô bì, thành phần và cấu tạo
biểu bì, hình thái lá…), thời kỳ sinh trưởng (tuổi cây, giai đoạn sinh trưởng…) và
các tác động ngoại cảnh (điều kiện chiếu sáng, thời tiết, vị trí địa lý…). Tuy vậy,
đặc trưng phản xạ phổ của lớp phủ thực vật vẫn mang những đặc điểm chung:

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 14