Ứng dụng ảnh vệ tinh thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất xã Nam Sơn huyện Sóc Sơn – Thành phố Hà Nội

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, ngày10 tháng 10 năm 2015
Sinh viên:
Phạm Quốc Huy


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................1


DANH MỤC BẢNG
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................1


DANH MỤC HÌNH
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................1


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
ĐLC
QĐ

HT
BTNMT
TT

Giải thích
Đỏ, lục, chàm
Quyết định
Hiện trạng
Bộ Tài nguyên và Môi trường
Thông tư


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Quỹ đất là một tập hợp các loại đất có trên một khu vực hay một quốc gia.
Để đảm bảo quản lý quỹ đất một cách chặt chẽ, toàn diện từ Trung Ương đến Địa
phương đòi hỏi Nhà nước phải có một hệ thống chính sách pháp luật cùng với công
cụ để quản lý, đó chính là bản đồ. Tương ứng với từng mục đích quản lý và mục
đích sử dụng khác nhau, người ta chia ra làm nhiều loại bản đồ như bản đồ địa hình,
bản đồ địa chính, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ địa lý,…Trong đó, bản đồ
hiện trạng sử dụng đất là bản đồ được thành lập để làm căn cứ xác định hiện trạng
sử dụng quỹ đất trên khu vực và quốc gia. Theo đó, đòi hỏi trên bản đồ phải thể
hiện một cách chính xác và toàn diện theo kết quả thống kê, kiểm kê quỹ đất hàng
năm hoặc năm năm một lần.
Nước ta là một nước đang phát triển, do đó, quỹ đất sẽ có những thay đổi
mạnh mẽ theo mục đích sử dụng sao cho đảm bảo sự phát triển về cơ sở hạ tầng
tương ứng. Điều đó tất nhiên sẽ gây ra một cuộc xáo trộn to lớn trong việc quản lý,
quy hoạch phát triển quỹ đất. Vì vậy, để thiết kế, nắm bắt và quy hoạch khoa học
đảm bảo sự thống nhất từ Trung Ương đến địa phương, nhà nước ta đã có kế hoạch
thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất, giúp phản ánh rõ tình trạng sử dụng đất của

từng địa phương, tạo tiền đề cho việc quy hoạch tổng thể trên quy mô toàn quốc. Có
thể nói bản đồ hiện trạng sử dụng đất có vai trò đặc biệt quan trọng trong giai đoạn
hiện nay.
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất được thành lập với nhiều phương pháp khác
nhau như: đo vẽ trực tiếp hay dựa vào các số liệu thống kê, kiểm kê đất đai, ….
Hiện nay, cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin, phương
pháp số hóa bản đồ đã ra đời, tạo một bước tiến mới trong việc thành lập bản đồ
hiện trạng sử dụng đất, đáp ứng được nhu cầu cần thiết và cấp bách trong mục tiêu
quản lý đất đai.
Xã Nam Sơn huyện Sóc Sơn là một xã mới phát triển thuộc khu vực Hà Nội,
vì vậy, sự ảnh hưởng của quá trình công nghiệp hóa-hiện đại hóa cũng sẽ tác động
to lớn đến cả huyện trong đó có xã Nam Sơn.
1


Điều đó, kéo theo việc quỹ đất trên địa bàn xã sẽ có những biến đổi tương
ứng. Chính quyền địa phương xã Nam Sơn đã và đang thực hiện những chính sách
phát triển kinh tế khu vực theo chiều hướng phù hợp với khu vực Hà Nội và cả
nước. Chính sách củng cố và phát triển quỹ đất là một trong những vấn đề được
chính quyền tại đây quan tâm. Do đó, việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất
là một điều tất yếu.
Không những thế, ngành khoa học phát triển, cho phép ta chụp được ảnh của
một vùng rộng lớn từ các vệ tinh nhân tạo (ảnh vệ tinh). Đây là một bước ngoặt
giúp Nhà nước dễ dàng phát hiện, quản lý những thay đổi và hiện trạng trên toàn
lãnh thổ một cách nhanh chóng chính xác nhất.
Bằng cách kết hợp giữa phương pháp số hóa với giải đoán ảnh vệ tinh, sẽ
làm cho công việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất được dễ dàng, không
phái đi đo đạc ngoài thực địa hạn chế được tối đa thời gian và nhân công do đó chi
phí giảm đáng kể. Trên cơ sở ấy, em đã chọn phương pháp “Ứng dụng ảnh vệ tinh
thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất xã Nam Sơn - huyện Sóc Sơn – Thành phố

Hà Nội” làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp cuối khóa.

2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
a. Mục tiêu
- Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất xã Nam Sơn - huyện Sóc Sơn Thành phố Hà nội năm 2010 tỷ lệ 1:5000
- Đánh giá thực trạng sử dụng đất năm 2010

b. Nhiệm vụ
- Nghiên cứu các quy định, quy phạm thành lập bản đồ hiện tạng sử dụng đất
- Xử lý, giải đoán ảnh vệ tinh
- Kiểm tra, khảo sát ngoài thực địa
- Số hóa, biên tập bản đồ

3. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu được giới hạn trong phạm vi sau đây:
- Về không gian: Xã Nam Sơn - huyện Sóc Sơn - thành phố Hà Nội
- Về thời gian: Năm 2010
2


- Về nội dung nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu của đề tài là hiện trạng sử
dụng đất khu vực xã Nam Sơn - huyện Sóc Sơn - thành phố Hà Nội năm 2010.
- Về phương pháp nghiên cứu: Xử lý, đoán đọc ảnh vệ tinh và thành lập bản
đồ hiện trạng sử dụng đất.

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Về mặt khoa học: Đề tài góp phần chỉ ra ứng dụng của phương pháp số hóa
bản đồ từ ảnh vệ tinh thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất.
- Về mặt thực tiễn: Kết quả của đồ án sẽ là tài liệu tham khảo cho công tác
quản lý và quy hoạch theo hiện trạng sử dụng đất cho các cấp theo các giai đoạn

tiếp theo xã Nam Sơn - huyện Sóc Sơn - thành phố Hà Nội.

5. Cơ sở dữ liệu và trang thiết bị
Đề tài sử dụng các tư liệu sau:
- Quy định, quy phạm về thành lập Bản đồ hiện trạng sử dụng đất
- Bản đồ địa hình tỉ lệ 1:25000 khu vực Hà Nội thành lập năm 2004 theo hệ
tọa độ và hệ qui chiếu VN-2000
- Bản đồ hành chính huyện Sóc Sơn – thành phố Hà Nội
- Ảnh vệ tinh SPOT (kênh PAN 2010)
- Các tài liệu thống kê liên quan đến khu vực cần thành lập bản đồ
Trang thiết bị:
- Phần cứng: Máy vi tính
- Phần mềm: phần mềm trình bày văn bản MirosoftWord 2007, hệ phần mềm
Mapping Office

6. Bố cục của đồ án
Luận văn được trình bày trên trang đánh máy, khổ A4 và có bố cục như sau:
-

Phần mở đầu

-

Phần nội dung bao gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý thuyết
Chương 2: Phương pháp luận nghiên cứu
Chương 3: Kết quả “Sử dụng ảnh vệ tinh thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng
đất bằng phương pháp số hóa”
- Phần kết luận và kiến nghị

3


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU
1.1.

Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Khái niệm về tài nguyên đất, hiện trạng sử dụng đất đai trên thế
giới và ở Việt nam
1.1.1.1 Khái niệm
Theo định nghĩa của WinkLer: “Tài nguyên đất được xem là một vật thể
sống, nó tuân theo quy luật của sự sống: phát sinh, phát triển, thoái hóa và già cỗi”.
Tài nguyên đất được hiểu theo hai quan điểm : Đất (Soil) và đất đai (land)
Theo Dacutraev (1879) và Jenny (1941) thì đất (Soil) là thể tự nhiên đặc biệt,
hình thành qua tác động của các yếu tố được xác định bằng một hàm:
S = f (p, cl, o, r, t…)
Trong đó:
S – soil properties (đất); p – parent material (đá mẹ hay mẫu chất); cl –
regional climate (khí hậu); o – organism (sinh vật); r – relief (địa hình); t – time
(thời gian);…-additional (nhân tố biến đổi phụ).
Đất đai (land) là một vùng lãnh thổ có ranh giới, vị trí cụ thể, có các thuộc
tính tổng hợp của các yếu tố tự nhiên – kinh tế - xã hội. Bao gồm cả yếu tố thổ
nhưỡng, địa hình, khí hậu, thủy văn, địa chất, thực vật và động vật sống trên đó.
Tài nguyên đất được đánh giá vừa theo số lượng, vừa theo chất lượng. Về số
lượng đó là diện tích mặt bằng có được của một quốc gia hay một vùng lãnh thổ và
có thể thống kê theo nguồn gốc phát sinh học (theo từng loại đất) hoặc thống kê

theo mục đích sử dụng. Về chất lượng thì thường đánh giá theo độ phì nhiêu của
đất. Ở những hệ thống đánh giá khái quát người ta dùng khái niệm loại sử dụng đất.
Tài nguyên đất được phân hạng khái quát theo loại sử dụng đất chủ yếu sau:
- Đất dùng trực tiếp cho sản xuất như đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất
nuôi cá, đất làm bãi chăn thả, đất trồng cỏ phục vụ chăn nuôi, đất mỏ, đất làm muối,
đất phục vụ cho các hồ chứa nước ao, hồ.
4


- Đất thổ cư, đất dùng cho kiến trúc, xây dựng như xây dựng nhà cửa, trường
học, cơ quan, công xưởng, kho tang, công viên, nơi vui chơi giải trí, từ đường, giáo
đường, thành lũy, doanh trại quân đội, nghĩa trang, đình, miếu…
- Đất dùng cho giao thông, thủy lợi như đường sá, kênh mương, hồ đập chứa
nước, cảng, bờ biển, đê điều…
- Các loại đất khác như đất núi, mương lạch, sông suối…

1.1.1.2 Hiện trạng sử dụng đất trên thế giới và ở Việt Nam
Quá trình công nghiệp hoá, đô thị hóa đã làm đất nông nghiệp giảm đi đáng
kể nhất là ở các thành phố, đô thị lớn, theo thống kê trên thế giới hàng năm mất
khoảng 6- 8 triệu ha đất nông nghiệp.
Công nghiệp hoá và đô thị hóa làm diện tích đất nông nghiệp bị giảm nhiều
nhất là ở Philippines, mất đến 50%. Sau một thời gian thúc đẩy mạnh mẽ đô thị hóa
và xây dựng các khu công nghiệp, diện tích đất nông nghiệp trồng lúa của nước này
đã giảm xuống rất thấp, chỉ 2.3 triệu ha so với 9.9 triệu ở Thái Lan và 7.5 triệu ở
Việt Nam. Philippines vào những năm 1970 là nước xuất khẩu gạo nhưng sau hai
thập niên đô thị hóa và công nghiệp hóa, nước này trở thành nhà nhập khẩu gạo lớn
nhất thế giới với con số 2 triệu tấn mỗi năm và năm 2007 con số này lên đến 2.7
triệu tấn.
Diện tích đất nông nghiệp ở nước Mỹ cũng đang ngày càng ít đi. Theo
nghiên cứu của Tổ chức Sự thật về đất nông nghiệp ở Mỹ, cứ mỗi phút nước này

mất đi 2 mẫu Anh (1.6 ha) đất trồng trọt. Nơi mất nhiều nhất là các khu vườn ở
ngoại thành, nơi những vườn cây cho các loại trái cây ngon nhất đất nước đã bị thay
thế bằng những khu dân cư mới, đường cao tốc và trung tâm mua sắm.
Sự phát triển là tất yếu, nhưng điều đáng nói là sự phát triển thiếu quy hoạch đã làm
nhiều thành phố lớn ở Mỹ rơi vào tình trạng mất đất đai dành cho trồng trọt. Theo
nghiên cứu, người Mỹ hiện nay sử dụng đất nhiều hơn bất cứ thời kỳ nào trong lịch
sử nước này và sử dụng rất hoang phí. Các bang Arkansas, New York, Illinois,
Alabama và Mississippi đứng đầu danh sách những bang có diện tích đất nông
nghiệp bị đô thị hóa nhiều nhất.

5


Trung Quốc cũng không nằm ngoài quy luật với việc đẩy nhanh tốc đô thị
hoá, công nghiệp hoá khiến đất sản xuất nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp. Hiện
tượng này làm cho nông dân Trung Quốc chao đảo. Trong 10 năm qua, đất đai của
60 triệu nông dân bị trưng dụng và 3 triệu nông dân hàng năm sẽ bị mất đất trong
vòng 5 năm tới. Chỉ riêng giữa năm 1999 - 2003, có tới hơn 7.6 triệu ha đất đai
trồng trọt bị chiếm dụng.
Như vậy, việc đảm bảo lương thực, thực phẩm cho số dân lên tới con số 8 tỷ
người trên toàn thế giới vào năm 2025 thì việc khai khẩn đất nông nghiệp và sử
dụng hợp lý quỹ đất là điều cực kì quan trọng.
Nước ta những năm gần đây đang xảy ra tình trạng thu hồi đất ồ ạt để xây
dựng khu công nghiệp, khu đô thị, các công trình giao thông, thuỷ lợi.
Theo kết quả điều tra của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn về tình
trạng đất nông nghiệp bị thu hồi giai đoạn từ 2001- 2005, tổng diện tích đất bị thu
hồi cả nước đã lên tới trên 366 nghìn ha (chiếm gần 3.9% quỹ đất nông nghiệp); tức
mỗi năm thu hồi hơn 73.2 nghìn ha. Trong đó, hai vùng kinh tế trọng điểm bị thu
hồi nhiều nhất là phía Nam và phía Bắc, tại hai vùng kinh tế này có nhiều địa
phương bị thu hồi với diện tích rất lớn như: Tiền Giang (hơn 20 000 ha), Đồng Nai

(19 700 ha), Bình Dương (16 600 ha), Hà Nội (7 776 ha), Vĩnh Phúc (5 573 ha),...
Theo Sở Tài nguyên môi trường Hà Nội, từ năm 2000 - 2007, Hà Nội đã triển khai
gần 3000 dự án liên quan đến thu hồi đất, mỗi năm thu hồi gần 1000ha, trong đó
80% là đất nông nghiệp, liên quan đến 178 205 hộ dân. Với nỗ lực hoàn thành công
nghiệp hóa, hiện đại hóa trước 5 năm, dự báo đến năm 2020, thành phố tiếp tục
triển khai nhiều dự án hạ tầng, xây dựng các đô thị mới và sẽ thu hồi hàng nghìn
héc ta đất nông nghiệp. Như vậy có thể thấy, quỹ đất để canh tác nông nghiệp đang
dần bị thu hẹp với tốc độ nhanh chóng đặc biệt là các huyện ven đô như Từ Liêm,
Thanh Trì, Gia Lâm.
Khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long từ năm 2000 đến nay đã xây dựng
khoảng 40 khu công nghiệp với tổng diện tích lên đến 10 500ha. Trong ba năm tới,
còn có kế hoạch sử dụng thêm 40000ha đất nông nghiệp cho các dự án công nghiệp.
6


Theo quy hoạch sử dụng đất đến năm 2012, một diện tích đất lớn được
chuyển thành đất chuyên dụng:
- Đất giao thông: mở rộng các trục đường giao thông lớn xuyên quốc gia
(quốc lộ1A, đường Hồ Chí Minh,...), các đường liên tỉnh, liên huyện sẽ chiếm dụng
khoảng 636 089ha.
- Đất xây dựng: Mở rộng các khu công nghiệp, khu chế xuất, cảng sẽ chiếm
dụng gần 227 280ha.
- Đất thuỷ lợi: Nhu cầu xây dựng mới và nâng cấp các công trình dự kiến
chiếm dụng gần 385 149ha
- Đất đô thị: quá trình đô thị hoá, phát triển mở rộng các thành phố sẽ chiếm
dụng khoảng 1 035 376ha.
Đồng thời với việc chuyển đổi từ đất sản xuất nông nghiệp sang mục đích sử
dụng khác do quá trình công nghiệp hoá, đô thị hoá thì điều đáng báo động là tình
trạng suy giảm tài nguyên đất do xói mòn, sa mạc hóa, mặn hóa, phèn hóa, chua hóa
và do ô nhiễm,... Trên thế giới, hiện có 2 000 triệu ha đất đã và đang bị thoái hóa,

trong đó 1260 triệu ha tập trung ở châu Á, Thái Bình Dương. Việt Nam hiện có 16.7
triệu ha bị xói mòn, rửa trôi mạnh, chua nhiều, 9 triệu ha đất có tầng mỏng và độ
phì thấp, 3 triệu ha đất thường bị khô hạn và sa mạc hóa, 1.9 triệu ha đất bị phèn
hóa, mặn hóa mạnh. Suy thoái chất lượng đất dẫn tới việc hoang hoá lãng phí tài
nguyên đất. Chỉ tính riêng ở 68 nông trường quốc doanh, 33 vùng kinh tế mới và
chuyên canh trước đây đã có trên 30 000 ha sau khi khai hoang lại bị bỏ hóa trở lại.
Tình trạng ô nhiễm do phân bón, hóa chất bảo vệ thực vật, chất thải, nước
thải đô thị, khu công nghiệp, làng nghề, sản xuất, dịch vụ và chất độc hóa học để lại
sau chiến tranh cũng đáng báo động. Hoạt động canh tác và đời sống còn bị đe dọa
bởi tình trạng ngập úng, ngập lũ, lũ quét, đất trượt, sạt lở đất, thoái hóa lý, hóa học
đất...
Hiện trạng và biến động sử dụng đất nông nghiệp và phi nông nghiệp năm
2000 - 2005 trên toàn quốc.

7


Dân số nước ta đông và gần 80% dân cư chủ yếu sinh sống bằng nông nghiệp
nên tài nguyên đất phục vụ cho sản xuất nông nghiệp có một ý nghĩa hết sức quan
trọng không những đối với việc phát triển kinh tế mà còn đảm bảo an ninh lương
thực và ổn định xã hội.

1.1.2 Khái niệm và mục đích của bản đồ hiện trạng sử dụng đất
1.1.2.1 Khái niệm
- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là loại bản đồ chyên đề được thành lập theo
đơn vị hành chính các cấp, thể hiện hiện trạng sử dụng các loại đất trong thực tế với
đầy đủ các thông tin về hiện trạng như ranh giới, vị trí, diện tích, các loại đất, ...
trong phạm vi một đơn vị hành chính ở một thời điểm nhất định
- Điều 20 (trang 17) luật đất đai năm 2003 ghi:
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất được lập 5 năm một lần gắn liền với việc kiểm

kê đất đai quy định tại điều 53 của luật này để phục vụ cho việc quản lý quy hoạch,
kế hoạch sử dụng đất.
Bộ Tài nguyên và Môi trường chỉ đạo việc khảo sát, đo đạc, lập và quản lý
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất trong phạm vi cả nước và tổ chức việc thực hiện việc
biên tập bản đồ hiện trạng sử dụng đất của cả nước.
Ủy ban nhân dân có trách nhiệm thực hiện việc kiểm kê đất đai ở các địa
phương nào thì thực hiện việc lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất của địa phương đó.

1.1.2.2

Mục đích

- Trực tiếp phục vụ công tác thống kê (1 năm một lần), kiểm kê (5 năm 1
lần) toàn bộ quỹ đất đã giao và chưa giao sử dụng theo định kỳ.
- Là tài liệu cơ bản phục vụ việc quản lý quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất,
phục vụ mọi yêu cầu của công tác quản lý đất đai.
- Làm tài liệu sử dụng trong công tác quy hoạch và lập bản đồ sử dụng đất
các cấp
- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp dưới được dùng làm tài liệu để thành lập
các bản đồ quy hoạch sử dụng đất cấp cao hơn

8


- Là tài liệu cơ bản, thống nhất để các ngành sử dụng xây dựng các quy
hoạch, kế hoạch sử dụng đất và định hướng phát triển ngành của mình, đặc biệt
những ngành có sử dụng nhiều đất như đất nông nghiệp, lâm nghiệp, ...

1.2 Tổng quan về phương pháp nghiên cứu
1.2.1 Tổng quan tình hình sử dụng ảnh vệ tinh để thành lập bản đồ hiện

trạng sử dụng đất trên thế giới
Khi con người phóng các vệ tinh và các con tàu vũ trụ vào không gian, các
nhà khảo sát và bản đồ học đã mong tới một ngày nào đó có thể sử dụng các tấm ảnh
chụp từ vũ trụ vào mục đích đo vẽ bản đồ và hy vọng của họ ngày càng trở thành hiện
thực. Các con tàu vũ trụ đầu tiên như Mercury, Gemini và Apollo đã cho chúng ta
toàn cảnh bề mặt trái đất. Các kết quả thực nghiệm ban đầu từ các tư liệu ảnh thu
nhận bề mặt trái đất từ các con tàu này đã chỉ ra rằng: có thể sử dụng các tư liệu ảnh
thu nhận được để thành lập bản đồ tỷ lệ 1/250000 và nhỏ hơn. Tuy nhiên độ phân giải
của chúng vẫn còn khá thấp chưa đáp ứng được một số nội dung của bản đồ.
Sau đó, vệ tinh Landsat của Mỹ được phóng lên, sản phẩm ảnh của vệ tinh này
được sử dụng để tạo ra các sản phẩm bản đồ chuyên đề, cập nhật và hiện chỉnh các
bản đồ cảnh quan, bản đồ địa hình…ảnh vệ tinh Landsat có thể cung cấp lượng
thông tin vô cùng phong phú, cho độ chính xác cao đạt khoảng 100m. do đó, có thể
thỏa mãn độ chính xác thành lập bản đồ tỉ lệ 1/25.000 đến 1/50.000.
Ảnh vệ tinh SPOT với hệ thống quét CCD, độ cao bay 822 km, độ bao phủ mặt
đất 60x60km trên từng ảnh. ảnh SPOT cho độ phân giải cao vì vậy, có thể sử dụng
ảnh SPOT vẽ các loại bản đồ tỷ lệ 1/25.000 với khoảng cao đều từ 20 – 25m.
Hiện nay, Mỹ đã chế tạo được những vệ tinh nhân tạo có khả năng chụp được ảnh
có độ phân giải cao từ 0.5m – 5m như IKONOS, QUICKBIRD, ORBITVIEW…

9


Hình 1.1: Ảnh chụp từ vệ tinh IKONOS của Mỹ tại lầu Năm Góc (Mỹ) và trường
Đại học Tự Nhiên (phải) năm 2001
Điều đó, giúp cho nhiều nước trên thế giới ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
hơn, nâng cao được độ chính xác trong từng lĩnh vực cụ thể như: trong lĩnh vực
quân sự, nghiên cứu biến động tài nguyên thiên nhiên - môi trường, cảnh báo các
thiên tai…
Cụ thể, trong lĩnh vực đất đai, việc ứng dụng ảnh vệ tinh khi thành lập bản

đồ các loại cũng được nâng cao độ chính xác do khả năng đoán đọc trên ảnh là khá
tốt khi ảnh vệ tinh chụp với độ phân giải từ 0.5 – 1 m (kênh toàn sắc). Do đó, việc
thành lập bản đồ hiện trạng dựa trên nền ảnh vệ tinh được tiến hành khá dễ dàng và
đạt được độ chính xác cao.
Trước đây, khi các tấm ảnh vệ tinh có độ phân giải từ 10 m trở lên, việc phân
loại ảnh phải dựa vào phần mềm phân loại ảnh như ENVI, ERDAS… để thành lập
bản đồ hiện trạng nhưng hiện nay, trên thế giới, khi thành lập bản đồ hiện trạng các
tỉ lệ, đều có sử dụng ảnh vệ tinh làm nền tảng vì tính cập nhật dữ liệu nhanh chóng,
linh hoạt mà lại cho độ chính xác cao.

1.2.2 Tổng quan tình hình sử dụng ảnh vệ tinh để thành lập bản đồ hiện
trạng sử dụng đất ở Việt Nam
Cho đến nay, ảnh vệ tinh đã được nhiều cơ quan ở nước ta sử dụng để thành
lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Những bản đồ này phủ trùm các lãnh thổ khác
nhau, từ khu vực hẹp cho đến tỉnh, vùng và toàn quốc.

10


Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 1990 tỷ lệ 1: 1 000 000 được thành lập
bằng nhiều nguồn tài liệu, trong đó ảnh vệ tinh Landsat – TM. Bản đồ này do Tổng
cục Quản lý Ruộng đất (nay thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường), cùng một số cơ
quan khác thực hiện. Bên cạnh đó, năm 1993 Tổng cục Quản lý Ruộng đất, Cục đo
đạc và Bản đồ Nhà nước (nay thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường), Trung tâm
Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia, Viện Điều tra Quy hoạc rừng, Viện
Thiết kế và Quy hoạch Nông nghiệp (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn) đã
thành lập Bản đồ hiện trạng sử dụng đất toàn quốc tỷ lệ 1:250 000 bằng ảnh Landsat
– TM
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất của các vùng như Tây nguyên, Đồng bằng
song Hồng, Đồng bằng song Cửu Long, …được thành lập trong khuôn khổ các

chương trình điểu tra tổng hợp, đều đã sử dụng ảnh vệ tinh như một nguồn tài liệu
chính. Những bản đồ này được thành lập năm 1989, 1990 của thế ký trước và do
các cơ quan nghiên cứu khoa học và điều tra cơ bản thực hiện. Bản đồ được thành
lập chủ yếu ở tỷ lệ 1: 250000.
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất cấp tỉnh và các khu vực hẹp hơn của một số
địa phương cũng được thành lập bằng ảnh vệ tinh. Những bản đồ này được thành
lập ở các tỷ lệ 1:100 000 (cấp tỉnh) đến 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 Bộ Tài nguyên Môi trường và một số trường đại
học trực thuộc trong khuôn khổ các đề tài nghiên cứu và các dự án. Nhằm đưa công
nghệ viễn thám về các sở Tài nguyên và Môi trường, phục vụ công tác quản lý tài
nguyên đất vào dịp tổng kiểm kê đất năm 2000 Trung tâm Viễn thám đã có những
cố gắng ban đầu để một số Sở tiếp cận với công nghệ viễn thám, đã xây dựng quy
trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng ảnh vệ tinh và tiến hành thử
nghiệm ở một số địa phương.
Trung tâm Viễn thám đã thành lập một số bình đồ ảnh vũ trụ tỷ lệ 1:10 000
phục vụ kiểm kê đất đai của 13 tỉnh trong đợt kiểm kê đất năm 2005. Như vậy, cho
đến nay nhiều cơ quan ở nước ta đã sử dụng ảnh vệ tinh để thành lập bản đồ hiện
trạng sử dụng đất nhằm phục vụ các mục đích khác nhau. Kế hoạch sử dụng ảnh vệ

11


tinh để điều tra, thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất một cách có hệ thống theo
quy định của tổng kiểm kê đất thuộc ngành địa chính cũng như để giám sát và cập
nhật biến động về sử dụng đất đai một cách liên tục theo các chu kỳ ngắn hạn đang
được Trung tâm Viễn thám – Bộ Tài nguyên và Môi trường nghiên cứu đưa vào
thực hiện trong thời gian tới.

12

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Phương pháp luận nghiên cứu
2.1.1 Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu các quy định, quy phạm liên quan đến bản đồ cần thành lập.
- Các phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh phục vụ cho công tác số hóa bản đồ
- Nghiên cứu nội dung và phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

2.1.2 Cơ sở khoa học của phương pháp nghiên cứu
2.1.2.1 Cơ sở khoa học để giải đoán ảnh vệ tinh
Các nguyên lý của 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 (không ảnh và ảnh vệ tinh) và sóng phản hồi (ảnh radar)
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 gải đoán đối tượng một cách chính xác hơn.

Hình 2.1: Nghiên cứu viễn thám theo đa quan niệm (theo Lillesand và Kiefer, năm
1986), (Nguồn: “Giáo trình công nghệ viễn thám” ).
13


Nếu biết trước phổ phát xạ, phản xạ (emited/reflected) chuẩn của vật thể
trong phòng thí nghiệm, xác định bằng các máy đo phổ, ta có thể giải đoán vật thể
bằng cách phân tích đường cong phổ thu được từ ảnh vệ tinh.
Các phần mềm xử lý ảnh số được phát triển, nhằm cho ra thông tin về phổ

bức xạ của các vật thể hoặc các hiện tượng xảy ra trong giới hạn diện phủ của ảnh.
Xử lý ảnh số là kỹ nghệ làm hiển thị rõ ảnh và tách lọc thông tin từ các dữ liệu 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 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 từ nhìn
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 ảnh chụp trên mặt đất, chụp trên khinh khí cầu, chụp từ máy
bay trực thăng và phản lực đến các ảnh vệ tinh có người điều khiển hoặc tự động.
- Đa thời gian: Dữ liệu ảnh thu nhận vào các thời gian khác nhau.
- Đa độ phân giải: Dữ liệu ảnh có độ phân giải khác nhau về không gian,
phổ và thời gian.
- Đa phương pháp: Xử lý ảnh bằng mắt và bằng số.
Khả năng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên:
- Đồ thị phổ phản xạ: được xây dựng với chức năng là một hàm số của giá trị
phổ phản xạ và bước sóng, được gọi là đường cong phổ phản xạ. hình dáng của
đường cong phổ phản xạ cho biết một cách tương đối rõ ràng tính chất phổ của một
đối tượng và hình dạng đường cong phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn các dải
sóng mà ở đó thiết bị viễn thám có thể ghi nhận được các tín hiệu phổ (Hình 2.2).

14


Hình 2.2: Đặc điểm phổ phản xạ của các đối tượng tự nhiên chính
Hình dạng của đường cong phổ phản xạ còn phụ thuộc rất nhiều vào tính chất của
các đối tượng. Trong thực tế, các giá trị phổ của các đối tượng khác nhau, của một
nhóm đối tượng cũng rất khác nhau, song về cơ bản chúng dao động xung quanh
giá trị trung bình (Hình 2.2).
- Khả năng phản xạ phổ của thực vật:

Thực vật khỏe mạnh chứa nhiều diệp lục tố (Chlorophil), phản xạ rất mạnh
ánh sáng có bước sóng từ 0.45 – 0.67µm (tương ứng với dải sóng màu lục – Green)
vì vậy ta nhìn thấy chúng có màu xanh lục. Khi diệp lục tố giảm đi, thực vật chuyển
sang có khả năng phản xạ ánh sáng màu đỏ trội hơn. Kết quả là lá cây có màu vàng
(do tổ hợp màu Green và Red) hoặc màu đỏ hẳn (rừng ở khí hậu lạnh, hiện tượng
này khá phổ biến khi mùa đông đến), ở vùng hồng ngoại phản xạ (từ 0.7 – 1.3 µm)
thực vật có khả năng phản xạ rất mạnh, khi sang vùng hồng ngoại nhiệt và vi sóng
(Microwave) một số điểm cực trị ở vùng sóng dài làm tăng khả năng hấp thụ ánh
sáng của hơi nước trong lá, khả năng phản xạ của chúng giảm đi một cách rõ rệt và
ngược lại, khả năng hấp thụ ánh sáng lại tăng lên. Đặc biệt đối với rừng có nhiều
tầng lá, khả năng đó càng tăng lên ( ví dụ rừng rậm nhiệt đới).
Phản xạ phổ cao nhất ở bước sóng màu lục (0.5-0.6µm). Mức độ phản xạ của thực
vật phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: hàm lượng diệp lục, độ dày và cấu trúc tán lá.

15


- Khả năng phản xạ phổ của nước
Nước trong chỉ phản xạ mạnh ở vùng sóng của tia xanh lơ (Blue) và yếu dần khi
sang vùng tia xanh lục (Green), triệt tiêu ở cuối dải sóng đỏ (Red). Khi nước bị đục,
khả năng phản xạ tăng lên do ảnh hưởng sự tán xạ của các vật chất lơ lửng. Sự thay
đổi về tính chất của nước (độ đục, độ mặn, độ sâu, hàm lượng Clorophyl,..) đều ảnh
hưởng đến tính chất phổ của chúng. Nghĩa là khi tính chất nước thay đổi, hình dạng
đường cong và giá trị phổ phản xạ sẽ bị thay đổi.
- Khả năng phản xạ phổ của đất
Đường cong phổ phản xạ của đất khô tương đối đơn giản, ít có những cực
đại và cực tiểu một cách rõ ràng, lý do chính là các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất
phổ của đất khá phức tạp và không rõ ràng như ở thực vật.
Các yếu tố ảnh hưởng đến đường cong phổ phản xạ của đất là: lượng ẩm, cấu
trúc của đất (tỉ lệ cát, bột và sét), độ nhám bề mặt, sự có mặt của các loại oxyt kim

loại, hàm lượng vật chất hữu cơ,…các yếu tố đó làm cho đường cong phổ phản xạ
biến động rất nhiều quanh đường cong có giá trị trung bình. Tuy nhiên, quy luật
chung là giá trị phổ phản xạ của đất tăng dần về phía sóng có bước sóng dài. Các
cực trị hấp thụ phổ do hơi nước cũng diễn ra ở vùng 1,4; 1.9 và 2,7 µm
- Khả năng phản xạ phổ của đá
Đá có cấu tạo dạng khối, khô có dạng đường cong phổ phản xạ tương tự như
của đất, song giá trị tuyệt đối thường cao hơn. Tuy nhiên, cũng như đối với đất, sự
biến động của giá trị phổ phản xạ phụ thuộc vào nhiều yếu tố của đá: mức độ chứa
nước, cáu trúc, cấu tạo, thành phần khoáng vật, tình trạng bề mặt…
Tóm lại:
Phổ phản xạ là thông tin quan trọng nhất mà viễn thám thu được về các đối
tượng. Dựa vào đặc điểm phổ phản xạ (cường độ, dạng đường cong ở các dải sóng
khác nhau) có thể phân tích, so sánh và nhận diện các đối tượng trên bề mặt. Thông
tin về phổ phản xạ là thông tin đầu tiên, là tiền đề cho các phương pháp phân tích
xử lý ảnh trong viễn thám, đặc biệt là xử lý ảnh số.

16


Các đối tượng khác nhau trong cùng một nhóm đối tượng sẽ có dạng đường
cong, hoặc khác nhau về độ lớn giá trị cường độ phản xạ. Khi tính chất của đối
tượng bị thay đổi thì đường cong phổ phản xạ cũng sẽ bị biến đổi.

2.1.2.2

Khả năng khai thác thông tin chuyên đề từ ảnh vệ tinh
Nghiên cứu khả năng khai thác thông tin chuyên đề từ ảnh vệ tinh thực chất

là nghiên cứu các khả năng giải đoán thông tin chuyên đề của bản đồ từ tư liệu viễn
thám.

Từ tư liệu ảnh vệ tinh có thể giải đoán được các yếu tố nội dung sau:
- Hệ thống thủy văn: được nhận biết trên ảnh hàng không không máy khó
khăn bởi chúng là các địa vật hình tuyến, hệ thống đường bờ thể hiện rất rõ, rất đặc
trưng về hình dáng cong tự nhiên và hình ảnh của bề mặt nước thường rất khác biệt
so với các đối tượng xung quanh. Những hình ảnh đặc trưng này là do độ xám của
các yếu tố thủy văn thể hiện trên ảnh được quyết định bởi điều kiện chụp ảnh, độ
sâu, chất đáy, độ trong của nước …
- Địa hình: Các đối tượng của địa hình thường thể hiện rất rõ các đường đứt
gãy đột biến như các vách sụt lở, các khe vực … Những yếu tố có nền màu rất khác
biệt, phía trên thường có dải xám trắng, phía dưới thường có màu xám đen.
- Lớp phủ thực vật: Đây là một trong những yếu tố dễ nhận biết trên ảnh
viễn thám. Các yếu tố được nhận biết trên ảnh thông qua màu sắc, nền màu, cấu trúc
kết hợp với hình dáng, diện tích và vị trí địa lý. Khi giải đoán các yếu tố này, không
những nhận biết được chính xác mà còn xác định được rất nhiều các đặc trưng khác
của chúng như: nguồn gốc, tuổi rừng, tầng thứ, độ che phủ, chiều cao của cây rừng
và đặc trưng quan trọng là diện tích của lớp phủ thực vật. Xác định tư liệu viễn
thám đa phổ ta có thể sử dụng 3 kênh phổ gán vào 3 màu cơ bản như vậy ta sẽ được
một ảnh tổ hợp màu.

17


a. Tổ hợp cộng

b. Tổ hợp trừ

Hình 2.3 - Hai mô hình trộn màu cơ bản
Hệ thống cộng màu thường được sử dụng để thể hiện ảnh trên màn hình
máy tính. Ngược lại hệ thống trừ màu được áp dụng cho việc in ảnh.
Đối với tư liệu viễn thám đa phổ có số kênh phổ nhiều hơn 3 thì việc hiện

ảnh tổ hợp màu chỉ có thể thể hiện tuần tự cho từng tổ hợp 3 kênh một.
Trong các hệ xử lý ảnh việc hiện các tư liệu ảnh số được thực hiện thông
qua hệ thống hiện ảnh với các thành phần gồm: bộ nhớ trung gian, bảng màu, hệ
thống chuyển đổi tín hiệu số / tương tự (D/A) và màn hình. Trong máy có hai hệ
thống hiện ảnh màu đó là hệ thống ĐLC (đỏ, lục, chàm) và hệ thống mã màu. Hệ
thống ĐLC cho phép thể hiện số lượng màu không hạn chế, còn hệ thống mã màu
chỉ cho phép thể hiện một số hữu hạn các màu được những yếu tố đặc trưng trên có
ý nghĩa rất lớn trong thành lập các bản đồ chuyên đề về lớp phủ thực vật nói chung
và lớp phủ rừng nói riêng, dựa vào đó có thể xây dựng các bản đồ động thái, đánh
giá biến động …
- Thổ nhưỡng: Cũng như lớp phủ thực vật, loại đối tượng này cũng dễ dàng
nhận biết được trên ảnh viễn thám. Dựa vào các đặc trưng phản xạ phổ của các đối
tượng thổ nhưỡng mà ta có thể xác định được một số các loại thổ nhưỡng khác nhau
như: đất cát (cát khô, cát ẩm), đất sét (sét khô, sét ẩm, sét hạt to, sét hạt mịn, sét kết
…), đá vôi, đất đồi, đất bazan … Khả năng xác định được các yếu tố này trên ảnh
có ý nghĩa vô cùng thiết thực trong việc xây dựng bản đồ thổ nhưỡng, bản đồ hiện
trạng sử dụng đất …
18


- Dân cư: Đây là yếu tố địa vật rất đặc trưng, việc nhận biết các yếu tố này
chủ yếu dựa vào đặc trưng cấu trúc và vị trí phân bố. Dựa vào một số địa vật dực
trưng ta có thể phân biệt được một số loại hình dân cư như: đô thị (thị xã, thành
phố, thị trấn), nông thôn (đông đúc, thưa thớt) …
- Hệ thống giao thông: Đây là các yếu tố có dạng hình tuyến, dựa vào hình
dáng và vị trí tương hỗ với các đối tượng khác có thể nhận biết được chúng và các
yếu tố phụ trợ khác như: cầu, cống, đập tràn, đò, phà …
Như vậy với khả năng cung cấp được những thông tin trên từ tư liệu viễn
thám, đặc biệt là xác định chính xác và chi tiết được các yếu tố thực phủ và thổ
nhưỡng cho phép xây dựng được bản đồ lớp phủ rừng từ các tư liệu này. Đối với

các tư liệu viễn thám như Landsat, Spot, … là các ảnh viễn thám ở dạng số nên
hoàn toàn có thể áp dụng việc tự động hóa trong xử lý và phân loại các yếu tố nội
dung của bản đồ lớp phủ thực vật rừng.

2.1.2.3

Các phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ

ảnh vệ tinh
Phương pháp phân loại:
Phương pháp phân loại ảnh vệ tinh dựa trên phần mềm xử lý ảnh số là
phương pháp được dùng khá phổ biến trong giai đoạn hiện nay.
Phân loại ảnh số tức là phân loại và sắp xếp các pixel trên ảnh thành những
nhóm khác nhau dựa vào các thông tin phổ (giá trị độ sáng, tôn ảnh, màu sắc (tổ
hợp màu), hoa văn ảnh,…) và gán các loại đối tượng, các vùng có đặc tính gần
giống nhau vào các nhóm, các nhóm hai lớp để phân biệt nhóm đối tượng này với
các đối tượng khác trên ảnh. Phần mềm hay dùng hiện nay là phần mềm ENVI.
Người ta chia ra làm hai phương pháp phân loại chính là: Phân loại có giám sát
(Supervised classification) và phân loại không giám sát (Unsupervised
classification).
Phân loại có giám sát (Supervised classification): Là phép phân loại dựa trên
một tập các pixel mẫu (ROI) đã được người sử dụng chọn trước. Dựa vào tập mẫu
này, máy tính được “huấn luyện” để xác định những pixel có cùng một số đặc trưng
về phổ, trên cơ sở đó để phân loại chúng.

19


Phân loại không giám sát (Unsupervised classification): Phương pháp này
dùng để phân chia các pixel trong dữ liệu chỉ dựa trên duy nhất các số liệu thống kê

về độ sáng của các pixel trong vài kênh phổ. Khác với phương pháp phân loại có
giám sát, phân loại không giám sát không cần phải có một tập mẫu các lớp được xác
định từ trước. Phương pháp này được áp dụng trong trường hợp ta không biết hoặc
không quen với những đối tượng xuất hiện trên ảnh. Do đó, phần nào loại trừ được
những sai số chủ quan của con người.
Trong phần mềm xử lý ảnh số ENVI, hỗ trợ 2 phương pháp phân loại không
chọn mẫu là: IsoData và K-Means.
Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng phương pháp phân
loại ảnh vệ tinh như (Hình 2.4):
Ảnh vệ
tinh

Phần mềm
phân ảnh số

Phân loại
có kiểm
định

Phân loại
không kiểm
định

Xử lý ảnh sau phân
loại

Bản đồ hiện
trạng sử dụng
đất
Hình 2.4- Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

bằng phương pháp phân loại ảnh số.
20