Ứng dụng Công nghệ GIS và Viễn thám để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất phục vụ công tác kiểm kê đất

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình, em đã nhận được sự quan
tâm, giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các Thầy, Cô giáo trong Khoa Trắc địa –
Bản đồ trường Đại Học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội.
Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới Thạc sĩ : Trần Thị Ngoan đã
nhiệt tình hướng dẫn, chỉ bảo giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án này.
Do thời gian và kinh nghiệm còn thiếu nên trong đồ án không tránh
khỏi những thiếu sót. Em kính mong các thầy, cô sửa chữa, bổ sung để đồ án
của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội 10/10/2015
Sinh viên:
Phạm Quốc Huy


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................1
MỤC LỤC........................................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH............................................................................................................6
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU...............................................2
1.1. Tổng quan về viễn thám...........................................................................................3
1.1.1. Khái niệm viễn thám.............................................................................................3
Hình 1.1. Một số vệ tinh viễn thám.................................................................................3
1.1.2. Nguyên lý hoạt động của viễn thám:.....................................................................4
Hình 1.2. Nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám.................................................................4
Hình 1.3. Dải sóng dùng trong viễn thám........................................................................5
1.1.3. Những ưu thế của phương pháp Viễn thám..........................................................6
1.1.4. Ứng dụng của viễn thám.......................................................................................7
1.2. Tổng quan về GIS.....................................................................................................8
1.2.1. Khái niệm về GIS...................................................................................................8

1.2.2. Thành phần cơ bản của GIS...................................................................................9
Hình 1.4.Thành phần cơ bản của GIS...............................................................................9
1.2.3. Các chức năng của GIS........................................................................................11
1.2.4. Cấu trức dữ liệu của GIS......................................................................................14
Hình 1.5. Cấu trúc dư liệu Vector và Raster...................................................................14
1.3. Khái quát chung về bản đồ hiện trạng sử dụng đất................................................16
1.3.1. Khái niệm............................................................................................................16
1.3.2. Cơ sở toán học....................................................................................................16
1.3.3. Nội dung của bản đồ hiện trạng sử dụng đất......................................................19
CHƯƠNG 2. DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................22


2.1. Một số dữ liệu viễn thám thường dùng:................................................................22
2.1.1. Vệ tinh SPOT.......................................................................................................22
Hình 2.1. Vệ tinh SPOT và vị trí của nó trên quỹ đạo......................................................23
Hình 2.2. Chụp lập thể vệ tinh SPOT..............................................................................24
2.1.2. Vệ tinh Lansat.....................................................................................................25
Hình 2.3. Vệ tinh Lansat................................................................................................26
2.1.3. Ảnh hàng không..................................................................................................27
2.2.Xử lý ảnh Viễn thám...............................................................................................29
2.2.1. Kĩ thuật nâng cao độ tương phản:......................................................................29
Hình 2.4. Histogram......................................................................................................30
2.2.2. Nâng cao tuyến tính độ tương phản:..................................................................31
Hình 2.5: Nâng cao tuyến tính từng phần.....................................................................32
Hình 2.6: Nâng cao tỷ lệ...............................................................................................32
2.2.3. Nâng cao phi tuyến tính độ tương phản.............................................................32
Hình 2.7. Hàm nâng cao Logarit và hàm nâng cao mũ..................................................33
2.2.4. Nâng cao theo phép biến đổi Histogram:............................................................33
2.2.5. Mã hóa màu.......................................................................................................36
Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý của việc trộn mầu...............................................................36

2.3. Nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh..............................................................................37
Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh...........................................38
2.3.2. Các phương pháp nắn ảnh số..............................................................................39
a. Nắn ảnh theo đa thức...............................................................................................39
2.3.3. Lấy mẫu lại giá trị độ xám các pixel.....................................................................42
2.4. Phân loại ảnh trong viễn thám...............................................................................42
2.4.1. Khái niệm về công tác phân loại ảnh viễn thám...................................................42
2.4.2. Quá trình phân loại.............................................................................................43


2.4.3. Một số phương pháp phân loại đa phổ...............................................................44
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT PHỤC VỤ
CHO VIỆC KIỂM KÊ ĐẤT ĐAI THỊ TRẤN NÚI ĐÈO HUYỆN THỦY NGUYÊN THÀNH PHỐ HẢI
PHÒNG.........................................................................................................................45
3.1. Khái quát về khu vực nghiên cứu...........................................................................45
3.1.1. Đặc điểm tự nhiên..............................................................................................45
3.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội.....................................................................................45
3.2. Quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực thị trấn Núi
Đèo huyện Thủy Nguyên thành phổ Hải Phòng tỷ lệ 1/1000..........................................46
.....................................................................................................................................48
Hình 3.1. Ảnh spot6 khu vực TT.Núi Đèo.......................................................................48
3.2.5 Quy trình công nghệ.............................................................................................49
Hình 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng.................................49
3.2.6. Các bước thực hiện.............................................................................................49
3.2.7. Kết quả thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực thị trấn Núi Đèo huyện
Thủy Nguyên thành phố Hải Phòng...............................................................................51
Hình 3.3. Cửa sổ tạo Seed file.......................................................................................51
Hình 3.4. Cửa sổ tạo bảng phân lớp đối tượng............................................................51
Hình 3.5. Cửa sổ tạo ký hiệu kiểu đường......................................................................52
Hình 3.6. Cửa sổ tạo bảng màu.....................................................................................52

Hình 3.7. Load Phần mềm Lusmapm.............................................................................53
Hình 3.8. Các thông số chạy khung...............................................................................53
Hình 3.9. File cơ sở toán học(NuiDeo_cs)......................................................................54
Hình 3.10. File ranh giới (NuiDeo_rg)............................................................................54
Hình 3.11. File thủy hệ (NuiDeo_th)..............................................................................55
Hình 3.12. File giao thông (NuiDeo_gt).........................................................................55
Hình 3.13. File ranh giới sử dụng đất (NuiDeo_rgsdd)..................................................56


Hình 3.14. Hình ảnh các đối tượng kinh tế - xã hội khu vực thị trấn Núi Đèo.................56
Hình 3.15. Hình ảnh chạy sửa lỗi bằng phần mềm Mrf clean.........................................57
Hình 3.16. Hình ảnh đổ vùng bằng phần mềm eTMapGIS.............................................57
Hình 3.17. Bản đồ nền vùng sau khi đổ vùng bằng phần mềm Etmapgis.......................58
Hình 3.18. Bản đồ phục vụ kiểm kê đất.........................................................................58
Hình 3.19. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất 2014 thị trấn Núi Đèo..................................59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................................................65
TÀI LIỆU KHAM KHẢO...................................................................................................66

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Giải thích

ĐLC

Đỏ, lục, chàm

QĐ

Quyết định

HT

Hiện trạng

BTNMT
TT

Bộ Tài nguyên và Môi trường
Thông tư


DANH MỤC HÌNH
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................1
MỤC LỤC........................................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH............................................................................................................6
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................................1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU...............................................2
1.1. Tổng quan về viễn thám...........................................................................................3
1.1.1. Khái niệm viễn thám.............................................................................................3
Hình 1.1. Một số vệ tinh viễn thám.................................................................................3
1.1.2. Nguyên lý hoạt động của viễn thám:.....................................................................4
Hình 1.2. Nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám.................................................................4
Hình 1.3. Dải sóng dùng trong viễn thám........................................................................5
1.1.3. Những ưu thế của phương pháp Viễn thám..........................................................6
1.1.4. Ứng dụng của viễn thám.......................................................................................7
1.2. Tổng quan về GIS.....................................................................................................8
1.2.1. Khái niệm về GIS...................................................................................................8
1.2.2. Thành phần cơ bản của GIS...................................................................................9

Hình 1.4.Thành phần cơ bản của GIS...............................................................................9
1.2.3. Các chức năng của GIS........................................................................................11
1.2.4. Cấu trức dữ liệu của GIS......................................................................................14
Hình 1.5. Cấu trúc dư liệu Vector và Raster...................................................................14
1.3. Khái quát chung về bản đồ hiện trạng sử dụng đất................................................16
1.3.1. Khái niệm............................................................................................................16
1.3.2. Cơ sở toán học....................................................................................................16
1.3.3. Nội dung của bản đồ hiện trạng sử dụng đất......................................................19
CHƯƠNG 2. DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................22


2.1. Một số dữ liệu viễn thám thường dùng:................................................................22
2.1.1. Vệ tinh SPOT.......................................................................................................22
Hình 2.1. Vệ tinh SPOT và vị trí của nó trên quỹ đạo......................................................23
Hình 2.2. Chụp lập thể vệ tinh SPOT..............................................................................24
2.1.2. Vệ tinh Lansat.....................................................................................................25
Hình 2.3. Vệ tinh Lansat................................................................................................26
2.1.3. Ảnh hàng không..................................................................................................27
2.2.Xử lý ảnh Viễn thám...............................................................................................29
2.2.1. Kĩ thuật nâng cao độ tương phản:......................................................................29
Hình 2.4. Histogram......................................................................................................30
2.2.2. Nâng cao tuyến tính độ tương phản:..................................................................31
Hình 2.5: Nâng cao tuyến tính từng phần.....................................................................32
Hình 2.6: Nâng cao tỷ lệ...............................................................................................32
2.2.3. Nâng cao phi tuyến tính độ tương phản.............................................................32
Hình 2.7. Hàm nâng cao Logarit và hàm nâng cao mũ..................................................33
2.2.4. Nâng cao theo phép biến đổi Histogram:............................................................33
2.2.5. Mã hóa màu.......................................................................................................36
Hình 2.10. Sơ đồ nguyên lý của việc trộn mầu...............................................................36
2.3. Nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh..............................................................................37

Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh...........................................38
2.3.2. Các phương pháp nắn ảnh số..............................................................................39
a. Nắn ảnh theo đa thức...............................................................................................39
2.3.3. Lấy mẫu lại giá trị độ xám các pixel.....................................................................42
2.4. Phân loại ảnh trong viễn thám...............................................................................42
2.4.1. Khái niệm về công tác phân loại ảnh viễn thám...................................................42
2.4.2. Quá trình phân loại.............................................................................................43


2.4.3. Một số phương pháp phân loại đa phổ...............................................................44
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT PHỤC VỤ
CHO VIỆC KIỂM KÊ ĐẤT ĐAI THỊ TRẤN NÚI ĐÈO HUYỆN THỦY NGUYÊN THÀNH PHỐ HẢI
PHÒNG.........................................................................................................................45
3.1. Khái quát về khu vực nghiên cứu...........................................................................45
3.1.1. Đặc điểm tự nhiên..............................................................................................45
3.1.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội.....................................................................................45
3.2. Quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực thị trấn Núi
Đèo huyện Thủy Nguyên thành phổ Hải Phòng tỷ lệ 1/1000..........................................46
.....................................................................................................................................48
Hình 3.1. Ảnh spot6 khu vực TT.Núi Đèo.......................................................................48
3.2.5 Quy trình công nghệ.............................................................................................49
Hình 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng.................................49
3.2.6. Các bước thực hiện.............................................................................................49
3.2.7. Kết quả thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực thị trấn Núi Đèo huyện
Thủy Nguyên thành phố Hải Phòng...............................................................................51
Hình 3.3. Cửa sổ tạo Seed file.......................................................................................51
Hình 3.4. Cửa sổ tạo bảng phân lớp đối tượng............................................................51
Hình 3.5. Cửa sổ tạo ký hiệu kiểu đường......................................................................52
Hình 3.6. Cửa sổ tạo bảng màu.....................................................................................52
Hình 3.7. Load Phần mềm Lusmapm.............................................................................53

Hình 3.8. Các thông số chạy khung...............................................................................53
Hình 3.9. File cơ sở toán học(NuiDeo_cs)......................................................................54
Hình 3.10. File ranh giới (NuiDeo_rg)............................................................................54
Hình 3.11. File thủy hệ (NuiDeo_th)..............................................................................55
Hình 3.12. File giao thông (NuiDeo_gt).........................................................................55
Hình 3.13. File ranh giới sử dụng đất (NuiDeo_rgsdd)..................................................56


Hình 3.14. Hình ảnh các đối tượng kinh tế - xã hội khu vực thị trấn Núi Đèo.................56
Hình 3.15. Hình ảnh chạy sửa lỗi bằng phần mềm Mrf clean.........................................57
Hình 3.16. Hình ảnh đổ vùng bằng phần mềm eTMapGIS.............................................57
Hình 3.17. Bản đồ nền vùng sau khi đổ vùng bằng phần mềm Etmapgis.......................58
Hình 3.18. Bản đồ phục vụ kiểm kê đất.........................................................................58
Hình 3.19. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất 2014 thị trấn Núi Đèo..................................59
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................................................65
TÀI LIỆU KHAM KHẢO...................................................................................................66


LỜI NÓI ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất đai là nguồn tài nguyên quý giá của mỗi quốc gia, là tư liệu sản
xuất đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa
bàn phân bố dân cư, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hóa xã hội, an ninh quốc
phòng... Đất đai đóng một vai trò quan trọng đến sự phát triển kinh tế - xã hội
và an ninh quốc phòng của mỗi quốc gia.
Trong sự phát triển của mỗi quốc gia hiện nay hoạt động của con người
trong việc sử dụng đất đai ngày càng phong phú và đa dạng, nguồn thông tin đất
đai ngày càng phức tạp. Do đó công tác thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất
phục vụ công tác kiểm kê đất là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu.
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở các cấp tỉnh, huyện, xã trước đây được

thành lập chủ yếu bằng các phương pháp truyền thống, tốn rất nhiều thời gian,
sức lực và kinh phí.
Hiện nay sự phát triển như vũ bão của công nghệ và khoa học kỹ thuật đã tạo ra
những công cụ, biện pháp mới nhằm tăng cường hiệu quả thành lập bản đồ hiện trạng
sử dụng đất. Trong đó phải kể đến sự phát triển mạnh mẽ của ngành Viễn thám và
GIS, với những ưu điểm vượt trội về mặt tiếp nhận thông tin, xử lý thông tin (đa dạng,
nhanh chóng, cập nhật, chính xác…), đã tạo cơ sở cho những ứng dụng thực tiễn vào
công tác thành lập bản đồ hiện trạng.
Từ những vấn đề cấp thiết của thực tế, em thực hiện đề tài: "Ứng dụng
Công nghệ GIS và Viễn thám để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất
phục vụ công tác kiểm kê đất".
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS và Viễn thám trong việc thành
lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất.
- Số liệu phục vụ kiểm kê.
3. Bố cục của đề tài:

1


Lời mở đầu
Chương 1: Tổng quan các vấn đề cần nghiên cứu
Chương 2: Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: thực nghiệm thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất phục vụ cho
việc kiểm kê đất đai Thị trấn Núi Đèo - Huyện Thủy Nguyên - Thành Phố Hải Phòng
Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU

2

1.1. Tổng quan về viễn thám
1.1.1. Khái niệm viễn thám
Viễn thám được định nghĩa như một ngành khoa học và công nghệ để
thu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông
qua việc phân tích tư liệu thu thập được bằng các phương tiện. Những phương
tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện
tượng được nghiên cứu.
Về bản chất, viễn thám là công nghệ nhằm xác định và nhận biết các
đối tượng hoặc các điều kiện về môi trường thông qua các đặc trưng riêng về
phản xạ hoặc bứa xạ điện từ.
Mặc dù có nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám nhưng mọi định
nghĩa đều có nét chung, nhấn mạnh “ Viễn thám là khoa học thu nhận từ xa
các thông tin về các đối tượng, hiện tượng trên trái đất ”.
Thiết bị dùng để thu nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ đối tượng
gọi là bộ cảm.
Phương tiện dùng để mang bộ cảm được gọi là vật mang. Vật mang
gồm khí cầu, máy bay, vệ tinh, tàu vũ trụ.

Hình 1.1. Một số vệ tinh viễn thám

3


1.1.2. Nguyên lý hoạt động của viễn thám:

Hình 1.2. Nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám
Viễn thám nghiên cứu đối tượng bằng giải đoán và tách lọc thông tin từ
dữ liệu ảnh chụp hàng không, hoặc bằng việc giải đoán ảnh vệ tinh dạng số.

Các dữ liệu dưới dạng ảnh chụp và ảnh số được thu nhận dựa trên việc
ghi nhận năng lượng bức xạ và sóng phản hồi phát ra từ vật thể khi khảo sát.
Năng lượng phổ dưới dạng sóng điện từ, nằm trên các dải phổ khác nhau,
cùng cho thông tin về một vật thể từ nhiều góc độ sẽ góp phần giải đoán đối
tượng một cách chính xác hơn. Các giải sóng điện từ gồm có tia gama, tia X,
tia cực tím, sóng nhìn thấy, tia hồng ngoại và sóng vô tuyến. Nhìn chung giải
phổ sử dụng trong viễn thám bắt đầu từ vùng cực tím (0,3 – 0,4 micromet),
sóng ánh sáng ( 0,4 – 0,7 micromet), gần hồng ngoại và hồng ngoại nhiệt. Các
sóng hồng ngoại ngắn, mới đây được sử dụng rộng rãi trong phân loại thạch
học. Sóng hồng ngoại nhiệt được sử dụng trong đo nhiệt, sóng micromet được
sử dụng trong kỹ thuật radar

4


Hình 1.3. Dải sóng dùng trong viễn thám
Nếu biết trước phổ phát xạ, phổ phản xạ (emetd/reflected) chuẩn của một
vật thể trong phòng thí nghiệm, xác định bằng các máy đo phổ, ta có thể giải
đoán vật thể bằng cách phân tích các đường cong phổ thu được từ ảnh vệ tinh.
Các phần mềm xử lý ảnh số được phát triển nhằm cho ra những thông
tin về phổ phát xạ của các vật thể hoặc các hiện tượng xảy ra trong giới hạn
diện phủ của ảnh. Xử lý ảnh số là kĩ thuật làm hiện rõ ảnh và tách lọc thông
tin từ các ảnh số, dựa vào các thông tin chìa khóa về phổ bức xạ phát ra.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp xử lý ảnh số được thực hiện trên
các phần mềm xử lý ảnh như: ERDAS, PCI, ENVI, ILWIS...
Giải đoán tách lọc thông tin dữ liệu ảnh viễn thám được thực hiện dựa
trên các cách tiếp cận khác nhau, có thể kể đến là:
- Đa phổ: Sử dụng nghiên cứu vật từ nhiều kênh phổ trong dải phổ nhìn
thấy thấy đến sóng radar.
- Đa nguồn dữ liệu: Dữ liệu ảnh thu nhận từ các nguồn khác nhau ở

các độ cao khác nhau như: chụp ảnh trên mặt đất, chụp trên khinh khí cầu,
chụp từ máy bay trực thăng và phản lực đến các vệ tinh có người điều khiển
hoặc tự động.
- Đa thời gian: Dữ liệu ảnh thu nhận vào các thời gian khác nhau.

5


- Đa độ phân giải: Dữ liệu ảnh có độ phân giải khác nhau về không
gian, phổ và thời gian.
- Đa phương pháp: Phương pháp xử lý ảnh bằng mắt và phương pháp
xử lý ảnh bằng công nghệ số.
1.1.3. Những ưu thế của phương pháp Viễn thám
- Viễn thám là một thành tựu của công nghệ tin học ứng dụng, chính vì
vậy mà Viễn thám đã, đang và sẽ được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác
nhau. Với những ưu thế tiện lợi mà những nguồn tư liệu và phương pháp
nghiên cứu thông dụng khác không thể có được.
- Tính cập nhật thông tin của vùng hay toàn bộ lãnh thổ trong cùng một
thời gian.
- Tính chất phong phú của thông tin đa phổ (mutilspectral data) với
những dải phổ ngày càng được mở rộng.
- Tính chất đa dạng của nhiều tầng, nhiều dạng thông tin ảnh hàng
không(Spectral signatures), tín hiệu phổ hàng không (mutil type of data),
toàn cảnh( sattellites image, space photographs).
- Tính chất đa dạng của tư liệu: Băng từ, phim ảnh...
- Sự phát triển của các kỹ thuật và phương tiện cải tiến và nâng cao
chất lượng, tính năng và tạo sản phẩm của từng công đoạn xử lý thông tin
(input, processing, output...)
- Sự kết hợp của xử lý thông tin Viễn thám với xử lý hệ thống thông
tin địa lý (GIS), thông tin liên lạc từ vũ trụ (telecommunication) định vị theo

vệ tinh (GPS)...

6


1.1.4. Ứng dụng của viễn thám
∗ Trong lĩnh vực khảo cổ học:
Lĩnh vực này sử dụng ảnh viễn thám để khoanh vùng và nghiên cứu
những yếu tố địa hình, địa mạo, tự nhiên có tác động đến sự hình thành và phá
hủy của di tích, mối quan hệ của di tích với ngoại cảnh.
∗ Trong quản lý biến đổi môi trường:
Ưu thế của viễn thám là sử dụng rất hiệu quả trong việc đo lường và
giám sát các biến đổi về môi trường. Với các ảnh vệ tinh như: Aster, NOAAAVHRR, ảnh của RADASAT, thường được sử dụng để giám sát, bảo vệ môi
trường và phòng chống thiên tai.
∗ Trong lĩnh vực điều tra đất:
- Để thống kê và lập bản đồ sử dụng đất, điều tra giám sát trạng thái
mùa màng và thảm thực vật.
- Xác định và phân loại các vùng thổ nhưỡng.
- Đánh giá mức độ suy thoái đất, tác hại xói mòn, theo dõi tốc độ xa
mạc hóa và tốc độ xâm thực bờ biển.
∗ Trong lĩnh vực nông - lâm nghiệp:
- Sử dụng phối ảnh vệ tinh quang học và ảnh rada để thành lập bản đồ
loại cây trồng và để xác định vị trí diện tích khu vực cây trồng.
- Xác định vùng vị thiệt hại do sâu bệnh và thiên tai.
- Sử dụng ảnh chỉ số NDVI trong việc giám sát lớp phủ rừng.
- Sử dụng ảnh rada và ảnh quang học để xác định vị trí và diện tích khu
vực bị khai thác bất hợp pháp.
∗ Quản lý đất đai:
- Để xác định vùng quy hoạch và việc phân bố sử dụng đất.
- Thành lập bản đồ địa chính phục vụ công tác quản lý.

7


1.2. Tổng quan về GIS
1.2.1. Khái niệm về GIS
Hệ thống thông tin địa lý - Geographic Information System(GIS) là một
nhánh của công nghệ thông tin, đã hình thành từ những năm 60 của thế kỷ
trước và phát triển rất mạnh trong những năm gần đây.
GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian
(bản đồ) gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch và
quản lý các hoạt động theo lãnh thổ.
Ngày nay, ở nhiều quốc gia trên thế giới, GIS đã trở thành công cụ trợ
giúp quyết định trong hầu hết các hoạt động kinh tế-xã hội, an ninh, quốc
phòng, đối phó với thảm hoạ thiên tai v.v... GIS có khả năng trợ giúp các cơ
quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân v.v... đánh
giá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế-xã hội
thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các
thông tin được gắn với một nền bản đồ số nhất quán trên cơ sở toạ độ của các
dữ liệu bản đồ đầu vào.
Có nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nói chung đã thống nhất quan niệm
chung: GIS là là một hệ tự động thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu
về các đối tượng, các hiện tượng, các sự kiện theo không gian và thời gian.
Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường (những 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 và hoạch định chiến lược).
Hệ thống thông tin địa lý là một loại hệ thông tin kiểu mới (new

infomation system) và là một công nghệ máy tính tổng hợp. Từ các thông tin

8


bản đồ và thông tin thuộc tính lưu trữ ta có thể đễ dàng tạo ra các loại bản đồ
và các báo cáo để cung cấp một sự nhìn nhận có hệ thống và tổng thể, nhằm
thu nhận và quản lý các thông tin vị trí có hiệu quả. Hệ thống thông tin địa lý
quản lý vị trí địa lý gắn liền với các số liệu riêng rẽ khác liên quan đến nó.
GIS khác với hệ đồ hoạ máy tính đơn thuần. Các hệ đồ hoạ máy tính
không quan tâm nhiều đến những thông tin thuộc tính phi đồ hoạ gắn liền với
các đối tượng quản lý, các thông tin mà một thực thể địa lý chúng ta quan sát
được có thể nhận thấy rõ nó hoặc không nhìn thấy được. Trong khi đó thuộc
tính này lại rất hữu ích trong việc phân tích dữ liệu. một hệ thống đồ hoạ tốt là
một phần cơ bản của phần mềm Gis nhưng chưa đủ, nó mới chỉ là một trong
các cơ sở nền tảng cho việc phát triển công nghệ GIS.
1.2.2. Thành phần cơ bản của GIS

Hình 1.4.Thành phần cơ bản của GIS

9


∗ Phần cứng:
Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực
hiện các chức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Output) và xử lý
thông tin của phần mềm. Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máy
khách (client), máy quét (scanner), máy in (printer) được liên kết với nhau
trong mạng LAN hay Internet
∗ Phần mềm:

Đi kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ phần mềm có
tối thiểu 4 nhóm chức năng sau đây:
- Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn
khác nhau.
- Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian
và thông tin thuộc tính.
- Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các
bài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian- thời gian.
- Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các
biện pháp khác nhau.
Một số phần mềm thông dụng:
- Phần mềm Arc/info: thuộc loại hàng đầu trên thị trường. Chấp nhận
nhiều fomat khác nhau.
- Phần mềm Arcview: hỗ trợ lập trình và webmap.
- Phần mềm AutocadMAP: liên kết dữ liệu với SQL, DBF, Access.
Cho phép dựng 3D.
- Phần mềm GRASS: chuyên xử lý ảnh, giải đoán ảnh viễn thám,
phân tích không gian, thống kê.
- Phần mềm Mapinfo: có nhiều chức năng xây dựng bản đồ tốt nhưng
các chức năng phân tích không gian thì hạn chế.

10


∗ Cơ sở dữ liệu:
GIS phải bao gồm một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin không gian
(thông tin địa lý: cặp tọa độ x,y trong hệ tọa độ phẳng hoặc địa lý) và các
thông tin thuộc tính liên kết chặt chẽ với nhau và được tổ chức theo một ý
đồ chuyên ngành nhất định. Thời gian được mô tả như một kiểu thuộc tính
đặc biệt. Quan hệ được biểu diễn thông qua thông tin không gian và/hoặc

thuộc tính.
∗ Con người:
Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý
hệ thống và phát triển GIS trong thực tế. Người sử dụng GIS có thể là những
chuyên gia kĩ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những người
dùng GIS để giải quyết nhưng vẫn đề trong công việc
∗ Phương pháp:
Một hệ GIS thành công theo khía cạnh thiết kế và luật thương mại là
được mô phỏng và thực thi duy nhất cho mỗi tổ chức.
1.2.3. Các chức năng của GIS
• Nhập dữ liệu:
Trước khi dữ liệu địa lý có thể dùng cho GIS, dữ liệu này phải được
chuyển sang dạng số thích hợp, biên tập và chỉnh sửa cho phù hợp với mục
đích sử dụng. Quá trình chuyển dữ liệu từ bản đồ giấy sang các file dữ liệu
dạng số gọi là quá trình số hóa. Công nghệ GIS hiện đại có thể tự động một
phần 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 (dùng bàn số hóa).
• Chuyển đổi dữ liệu.
Có những trường hợp dữ liệu đòi hỏi được chuyển dạng (format) và
thao tác theo một số cách để có thể tương thích với hệ thống nhất định. Trước
khi các thông tin này được liên kết với nhau, chúng phải được chuyển về cùng

11


một tỷ lệ (mức chính xác hoặc mức chi tiết). Đây có thể chỉ là sự chuyển dạng
tạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích. Và GIS
cung cấp các công cụ cho việc thực hiện mục đích này.
• Thao tác dữ liệu.
Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệu

không gian và cho loại bỏ dữ liệu không cần thiết. Các chức năng phục vụ cho
mục đích sửa chữa, biên tập là các công cụ tùy chọn như: bổ sung, sao chép,
xóa, dịch chuyển...dữ liệu. Bên cạnh đó còn có các công cụ xây dựng các cấu
trúc topology và biên tập dữ liệu thuộc tính cho nó.
• Quản lý dữ liệu.
Đối với những mô hình GIS nhỏ có thể lưu các dữ liệu không gian và
dữ liệu thuộc tính dưới dạng các file đơn giản. Tuy nhiên, khi kích thước dữ
liệu trở nên lớn hơn và cấu trúc phức tạp hơn thì cách tốt nhất là sử dụng hệ
quản trị cơ sở dữ liệu không gian (GeoDBMS) để giúp cho việc lưu trữ, tổ
chức và quản lý thông tin. Một GeoDBMS chỉ đơn giản là một phần mềm
quản lý cơ sở dữ liệu.
Trong nhiều cấu trúc GeoDBMS khác nhau, cấu trúc quan hệ trong GIS
tỏ ra hữu hiệu nhất. Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng 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.
• Hỏi đáp và phân tích không gian.
Một khi đã có hệ GIS lưu giữ các thông tin địa lý, có thể bắt đầu hỏi
các câu hỏi thuộc tính và không gian đơn giản như:
- Đất trên đồi núi là đất gì?
- Tổng diện tích đất nông nghiệp là bao nhiêu?
Và các câu hỏi phân tích như:

12


- Tất cả các vị trí thích hợp cho xây dựng các tòa nhà mới nằm ở đâu?
- Kiểu đất ưu thế cho trồng rừng gì?
GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp từ đơn giản đến 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
công cụ đặc biệt để chồng xếp dữ liệu địa lý.
Chồng xếp là quá trình tích hợp các thông tin khác nhau. Thao tác phân
tích thông tin đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết vật lý. Sự
chồng xếp này hay liên kết không gian có thể là sự kết hợp dữ liệu về thổ
nhưỡng, độ cao, độ dốc, hiện trạng lớp phủ mặt đất. Để rút ra thông tin này,
thao tác tính toán số học và các phép logic được vận dụng trên các lớp thông
tin khác nhau được nhập vào.
Chồng xếp các dữ liệu khác nhau này được thực hiện theo một quá
trình bậc thang. Lớp dữ liệu cần biết thông tin của lớp dữ liệu khác sẽ được
thực hiện thông qua phép phân tích bảng chéo (Crossing). Phép toán được
thiết lập trên mỗi giá trị của lớp dữ liệu thứ nhất và giá trị tương ứng của lớp
dữ liệu thứ hai. Việc tiến hành phép Crossing lớp dữ liệu cần biết thông tin
khác với từng lớp dữ liệu cần lấy thông tin. Cuối cùng ta được thông tin tổng
hợp liên quan đến dữ liệu ban đầu. Do vậy, phép phân tích quan hệ không
gian này giúp làm rõ mối quan hệ giữa các đối tượng cần nghiên cứu với các
đối tượng khác.
Chồng xếp được tiến hành trên cả lớp dữ liệu vector và raster. Chồng
xếp trên dữ liệu raster tiến hành đơn giản hơn song dung lượng lưu trữ của nó
lại lớn hơn dữ liệu vector rất nhiều. Do vậy, việc xử lý mất nhiều thời gian
hơn. Còn dữ liệu vector, quá trình chồng xếp mất ít thời gian hơn và chiếm
dung lượng nhỏ hơn, song độ chính xác của nó lại kém hơn so với chồng xếp
dữ liệu raster. Do đó, tùy theo mục đích sử dụng và yêu cầu độ chính xác của
sản phẩm đầu ra mà ta lựa chọn loại chồng xếp trên dạng dữ liệu nào.

13


• Hiển thị.
Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng là hiển thị tốt

nhất dưới dạng bản đồ số hoặc biểu đồ. Bản đồ khá hiệu quả trong lưu trữ và
trao đổi thông tin địa lý. GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú vị để mở
rộng tính năng nghệ thuật và tính khoa học của ngành bản đồ. Bản đồ, sơ đồ
hiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp
và các dữ liệu khác (đa phương tiện).
1.2.4. Cấu trức dữ liệu của GIS
Cấu trúc dữ liệu là cách tổ chức dữ liệu thành các file dữ liệu. Thông
tin thể hiện trên bản đồ GIS có thể tổ chữ theo 2 dạng cấu trúc dữ liệu: mô
hình vector, mô hình raster.

Hình 1.5. Cấu trúc dư liệu Vector và Raster
a. Cấu trúc Vector
Cấu trúc Vector thể hiện toàn bộ thông tin thông qua các phần tử cơ
bản là điểm, đường, vùng và quan hệ giữa các đối tượng với nhau (hình 1.6).
Trong mô hình Vector gồm:

14


- Thông tin về điểm, đường và vùng được mã hoá và lưu dưới dạng tập
hợp các toạ độ x, y.
- Vị trí của các đối tượng điểm như lỗ khoan có thể được biểu diễn bởi
một toạ đơn x, y.
- Đối tượng dạng đường như đường giao thông, sông suối có thể được
lưu dưới dạng tập hợp các toạ điểm.

A

B
C

Hình 1.6. Mô hình Vector

b. Cấu trúc Raster
Cấu trúc dữ liệu Raster trong đó dữ liệu được thể hiện thành một mảng
gồm các pixel và mỗi pixel đều mang giá trị của thông số đặc trưng cho đối
tượng (hình 1.7). Mô hình Raster gồm:
- Yếu tố điểm: Điểm được xác định tương ứng với một pixel độc lập,
trong thế giới thực. điểm có thể là một ngôi nhà nằm trên vài pixel có cùng
giá trị (Raster).
- Yếu tố đường: Đường được coi là tập hợp các pixel liên tiếp với nhau
có cùng giá trị.
- Yếu tố vùng: Vùng được xác định bởi một tập hợp các pixel có cùng
giá trị liên tục nhau theo các hướng.

15


A
A
A
A
A
A
A

A
A
A
A
A

A
A
A

A
A
A
A
A
A
A
C

A
A
A
A
A
A
A
C

A
A
A
A
A
C
C
C

B
B
A
A
C
C
C
C

B
B
B
B
C
C
C
C

B
B
B
B
B
C
C
C

B
B

B
B
B
C
C
C

B
B
B
B
B
B
B
C

Hình 1.7. Mô hình Raster
1.3. Khái quát chung về bản đồ hiện trạng sử dụng đất
1.3.1. Khái niệm
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là một loại bản đồ chuyên đề được thành
lập theo đơn vị hành chính các cấp đảm bảo phản ánh trung thực hiện trạng sử
dụng đất trên thực tế như thông tin về hiện trạng đất đai, ranh giới, vị trí, số
liệu…trong phạm vi một đơn vị hành chinh ở một thời điểm nhất định.
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất được thành lập trên cơ sở thiết kế kỹ
thuật - dự toán công trình theo quy định và quy phạm của Bộ Tài Nguyên và
Môi Trường.
1.3.2. Cơ sở toán học
a. Hệ quy chiếu và hệ toạ độ
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất sử dụng Hệ Quy Chiếu và Hệ Toạ Độ
Quốc Gia VN-2000 :

Elipxoid quy chiếu. WGS-84 với kích thước :
- Bán trục lớn : 6 378 137 (m)
- Độ dẹt : 1/298,26.
Lưới chiếu bản đồ :
- Sử dụng lưới chiếu hình nón đồng góc với hai vỹ tuyến chuẩn 11 0 và
210 để thể hiện các bản đồ nền tỉ lệ 1/1000 000 cho toàn lãnh thổ Việt Nam.

16