tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý đánh giá biến động đất đai giai đoạn 2005 2014 huyện quảng xương tỉnh thanh hoá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LÊ THỊ THU THUỶ

TÍCH HỢP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
ĐỊA LÝ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI GIAI ĐOẠN
2005 - 2014 HUYỆN QUẢNG XƯƠNG
TỈNH THANH HOÁ

CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
MÃ SỐ: 60.85.01.03
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. TRẦN QUỐC VINH

Hà Nội - 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả
nghiên cứu được trình bày trong luận văn này là trung thực, khách quan và chưa
từng dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã
được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn
gốc.
Hà Nội, ngày

tháng 9 năm 2015

Tác giả luận văn

Lê Thị Thu Thủy

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

Page ii


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành bản luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ quý báu của
nhiều cá nhân và tập thể.
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn vô hạn, lời cám ơn chân thành và sâu
sắc nhất tới TS. Trần Quốc Vinh - Khoa Quản lý đất đai - Học viện Nông Nghiệp
Việt Nam đã hướng dẫn hết mực nhiệt tình, chỉ dạy cho tôi, động viên tôi trong
toàn bộ thời gian thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cám ơn sự góp ý chân thành của các thầy, cô giáo khoa
Quản lý đất đai, Học viện Nông Nghiệp Việt Nam cho bản luận văn này.
Tôi xin chân thành cám ơn Ủy ban nhân dân huyện Quảng Xương, tập thể
cán bộ Phòng Tài nguyên và Môi trường, Phòng Nông nghiệp huyện Quảng
Xương đã giúp đỡ tôi rất nhiệt tình trong thời gian nghiên cứu.
Xin bày tỏ lòng biết ơn tới bố mẹ, chồng, anh, chị và những người bạn đã
động viên, hỗ trợ tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu này.
Tôi xin chân thành cảm ơn./.
Hà Nội, ngày

tháng 9 năm 2015

Tác giả luận văn

Lê Thị Thu Thủy

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

Page iii


MỤC LỤC
Lời cam đoan ....................................................................................................... ii
Lời cảm ơn ......................................................................................................... iii
Mục lục ............................................................................................................. iv
Danh mục bảng .................................................................................................. vi
Danh mục hình .................................................................................................. vii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................... 1
2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 2
3. Yêu cầu của đề tài............................................................................................ 2
Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU................................................................... 3
1.1. Công nghệ viễn thám .................................................................................... 3
1.1.1. Khái quát chung về công nghệ viễn thám ........................................... 3
1.1.2. Các loại vệ tinh và ảnh vệ tinh ........................................................... 6
1.1.3. Các nguồn ảnh vệ tinh ...................................................................... 13
1.1.4. Các phương pháp giải đoán ảnh viễn thám ....................................... 14
1.1.5. Các phần mềm giải đoán ảnh vệ tinh ................................................ 18
1.2. Hệ thống thông tin địa lý (GIS)................................................................... 21
1.2.1. Khái niệm chung về GIS .................................................................. 21
1.2.2. Các bộ phận cấu thành GIS .............................................................. 23
1.3. Tích hợp viễn thám và GIS trong đánh giá biến động đất đai ...................... 25
1.3.1. Khái quát về bản đồ biến động sử dụng đất ...................................... 25

1.3.2. Thực trạng tích hợp viễn thám và GIS đánh giá biến động đất đai ............ 25
1.3.3. Một số phương pháp nghiên cứu biến động sử dụng đất ................... 26
1.4. Tình hình ứng dụng viễn thám và GIS trên Thế giới và ở Việt Nam ........... 29
1.4.1. Trên Thế giới ................................................................................... 29
1.4.2. Tại Việt Nam ................................................................................... 30
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................... 34
2.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................. 34
2.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................... 34
2.3. Nội dung nghiên cứu .................................................................................. 34

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

Page iv


2.3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội và tình hình quản lý, sử
dụng đất của huyện ........................................................................ 34
2.3.2. Xây dựng bản đồ sử dụng đất huyện Quảng Xương năm 2005,
năm 2010, năm 2014....................................................................... 34
2.3.3. Đánh giá biến động đất đai giai đoạn 2005 - 2014 huyện Quảng
Xương, tỉnh Thanh Hóa .................................................................. 35
2.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 35
2.4.1. Phương pháp điều tra số liệu thứ cấp ................................................ 35
2.4.2. Phương pháp điều tra số liệu sơ cấp ................................................. 35
2.4.3. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................ 35
2.4.4. Phương pháp minh hoạ trên bản đồ, biểu đồ .................................... 37
2.4.5. Phương pháp so sánh........................................................................ 37
2.4.6. Phương pháp thống kê...................................................................... 37
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .......................................................... 38
3.1. Điều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội và tình hình quản lý, sử dụng

đất của huyện ............................................................................................ 38
3.1.1. Điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên, cảnh quan môi trường............ 38
3.1.2. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội ............................................... 44
3.1.3. Tình hình sử dụng đất huyện Quảng Xương ..................................... 48
3.2. Xây dựng bản đồ sử dụng đất huyện Quảng Xương năm 2005, 2010 và 2014 ..... 51
3.2.1. Thu thập tư liệu ................................................................................ 51
3.2.2. Giải đoán ảnh vệ tinh và xây dựng bản đồ sử dụng đất ..................... 51
3.3. Xây dựng bản đồ biến động và đánh giá biến động đất đai giai đoạn
2005 - 2014 huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hóa ................................... 63
3.4. Nhận xét về phương pháp ........................................................................... 71
3.4.1. Ưu điểm ........................................................................................... 71
3.4.2. Nhược điểm ..................................................................................... 72
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 73
Kết luận ............................................................................................................. 73
Đề nghị ............................................................................................................. 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 75

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

Page v


DANH MỤC BẢNG
STT

Tên bảng

Trang

1.1:

Các hệ thống vệ tinh Landsat .................................................................... 6

1.2:

Các thông số kỹ thuật của các loại bộ cảm ................................................ 7

1.3:

Các thế hệ vệ tinh SPOT ........................................................................... 9

1.4:

Các thông số kỹ thuật của bộ cảm vệ tinh SPOT ....................................... 9

1.5.

Đặc trưng chính của quỹ đạo và vệ tinh IRS............................................ 10

1.6:

Đặc điểm ảnh vệ tinh VNREDSat-1 ........................................................ 13

1.7:

Ưu, nhược điểm của hai phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh ................... 18

3.1.

Hiện trạng sử dụng đất năm 2014 huyện Quảng Xương .......................... 50

3.2:

Các loại hình sử dụng đất trên địa bàn khu vực nghiên cứu ..................... 53

3.3:

Mẫu giải đoán ảnh vệ tinh ....................................................................... 55

3.4:

Đánh giá kết quả phân loại bản đồ sử dụng đất năm 2014 ....................... 58

3.5.

Biến động các loại đất huyện Quảng Xương giai đoạn 2005 - 2010......... 63

3.6:

So sánh sự thay đổi diện tích các loại đất huyện Quảng Xương giai
đoạn 2005 - 2010 .................................................................................... 66

3.7.

Biến động các loại đất huyện Quảng Xương giai đoạn 2010 - 2014......... 66

3.8:

So sánh sự thay đổi diện tích các loại đất huyện Quảng Xương giai
đoạn 2010 - 2014 .................................................................................... 67

3.9.

Biến động các loại đất huyện Quảng Xương giai đoạn 2005 - 2014......... 68

3.10: So sánh sự thay đổi diện tích các loại đất huyện Quảng Xương giai
đoạn 2005 - 2014 .................................................................................... 68
3.11. Thay đổi diện tích đất nông nghiệp hai giai đoạn .................................... 71

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

Page vi


DANH MỤC HÌNH
STT

Tên hình

Trang

1.1.

Công nghệ viễn thám .............................................................................. 3

1.2 :

Nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám .......................................................... 4

1.3

Đặc trưng phản xạ phổ của một số đối tượng tự nhiên ............................. 4

1.4:

Ảnh vệ tinh QuickBird khu vực Quan Chánh Bố, tỉnh Trà Vinh
năm 2008, độ phân giải 1m ................................................................... 11

1.5:

Ảnh chụp từ vệ tinh VNREDSat-1 khu vực sông Hồng ......................... 13

1.6.

Các bộ phận cấu thành GIS ................................................................... 23

3.1.

Sơ đồ vị trí huyện Quảng Xương – tỉnh Thanh Hóa. ............................. 38

3.2.

Cộng gộp kênh ảnh Landsat 5 ............................................................... 52

3.3.

Cộng gộp kênh ảnh Landsat 8 ............................................................... 52

3.4.

Ảnh năm 2014 sau khi cắt theo địa giới hành chính .............................. 53

3.5

Lấy mẫu các loại hình sử dụng đất cho ảnh 2014 .................................. 54

3.6.

Ảnh năm 2014 sau khi phân loại ........................................................... 57

3.7.

Bản đồ sử dụng đất năm 2005 huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hóa ....... 60

3.8.

Bản đồ sử dụng đất năm 2010 huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hóa ....... 61

3.9.

Bản đồ sử dụng đất năm 2014 huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hóa ....... 62

3.10.

Bản đồ biến động đất đai giai đoạn 2005 – 2010 huyện Quảng
Xương - tỉnh Thanh Hóa ....................................................................... 64

3.11.

Bản đồ biến động đất đai giai đoạn 2010 – 2014 huyện Quảng

Xương - tỉnh Thanh Hóa ....................................................................... 65

3.12.

Bản đồ biến động đất nông nghiệp giai đoạn 2005-2010 huyện
Quảng Xương - tỉnh Thanh Hóa ............................................................ 69

3.13.

Bản đồ biến động đất nông nghiệp giai đoạn 2010-2014 huyện
Quảng Xương - tỉnh Thanh Hóa ............................................................ 70

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

Page vii


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 hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bố các khu dân
cư, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hóa xã hội, an ninh quốc phòng. Đất đai là
nền tảng trong mọi hoạt động của con người.
Đối với bất kỳ một quốc gia nào, đất đai cũng là nguồn lực quan trọng
hàng đầu cho sự phát triển kinh tế, kỹ thuật, cơ sở hạ tầng xã hội nó luôn cố định
về diện tích, vị trí không gian và vô hạn về thời gian sử dụng.
Quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa cùng với gia tăng dân số đã và
đang gây sức ép lớn trong việc sử dụng đất nước ta hiện nay, kéo theo hàng loạt
các biến động về quỹ đất và tình hình sử dụng đất theo cả chiều hướng tích cực
lẫn tiêu cực đến các vấn đề môi trường tự nhiên và môi trường xã hội. Ngày nay,

cùng với sự phát triển của khoa học hiện đại đòi hỏi thông tin phải nhanh chóng,
chính xác, kịp thời. Đặc biệt, đất đai luôn biến động từng ngày, từng giờ nên việc
cập nhật, tra cứu, đánh giá biến động đất đai để hoạch định ra những phương án
sử dụng đất trong tương lai là vô cùng cần thiết.
Công nghệ viễn thám ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên Thế giới
trong nhiều lĩnh vực. Dữ liệu viễn thám với đặc điểm đa thời gian, xử lý ngắn và
phủ trùm khu vực rộng là một công cụ hữu hiệu cho việc theo dõi biến động sử
dụng đất. Cùng với đó, thiết bị tin học được đồng bộ hóa tăng khả năng xử lý
nhanh chóng trong việc xây dựng các loại bản đồ. Vì vậy, phương pháp viễn
thám kết hợp công nghệ GIS (Hệ thống thông tin địa lý) sẽ góp phần khắc phục
nhiều hạn chế của phương pháp truyền thống và đặc biệt hiệu quả trong xử lý số
liệu nhằm đánh giá biến động trong quá trình sử dụng đất đai.
Quảng Xương là huyện vùng đồng bằng ven biển nằm ở phía đông nam
tỉnh Thanh Hóa, trung tâm huyện cách trung tâm thành phố 8km về phía nam và
cách thủ đô Hà Nội 162km về phía nam theo quốc lộ 1A. Cũng như các huyện
khác nằm trong tình hình chung của cả nước, đất đai của huyện thường xuyên có

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

Page 1


sự biến động, do đó việc cập nhật, chỉnh lý những thông tin biến động về đất đai
một cách kịp, chính xác là rất cần thiết. Tuy nhiên thực tế cho thấy công tác đánh
giá biến động về đất đai bằng phương pháp truyền thống dựa trên hồ sơ, sổ sách
và bản đồ giấy tại huyện đang thực hiện khó đáp ứng được nhu cầu cập nhật, tra
cứu, so sánh, đánh giá làm cho công tác quản lý đất đai của huyện gặp nhiều
vướng mắc và kém hiệu quả.
Nhận thức được vai trò và tầm quan trọng của việc đánh giá biến động đất
đai phục vụ công tác quản lý sử dụng đất được hiệu quả và từng bước hiện đại

hơn, được sự phân công và hướng dẫn của TS. Trần Quốc Vinh, chúng tôi 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 2005 - 2014 huyện Quảng Xương – tỉnh Thanh Hóa”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Xây dựng bản đồ sử dụng đất tại ba thời điểm năm 2005, năm 2010 và
năm 2014 huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hóa bằng tư liệu viễn thám và GIS.
- Xây dựng bản đồ biến động đất đai. Đánh giá biến động đất đai giai đoạn
2005 - 2014 trên địa bàn huyện Quảng Xương, tỉnh Thanh Hóa.
3. Yêu cầu của đề tài
- Bản đồ sử dụng đất ba thời điểm năm 2005, năm 2010 và năm 2014 được
xây dựng từ tư liệu ảnh vệ tinh kết hợp với phương pháp điều tra ngoài thực địa.
- Bản đồ được xây dựng nằm trong hệ tọa độ VN-2000, đảm bảo độ chính
xác theo quy phạm thành lập bản đồ của Bộ Tài nguyên và Môi trường.

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

Page 2


Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Công nghệ viễn thám
1.1.1. Khái quát chung về công nghệ viễn thám
Viễn thám (Remote sensing) là kỹ thuật quan sát và ghi nhận đối tượng
mà trên thực tế không cần phải tiếp xúc tới đối tượng. Dữ liệu viễn thám là loại
dữ liệu có thể thu được về một diện rộng hàng trăm ngàn kilômét vuông trong
một khoảng thời gian ngắn bằng các thiết bị kỹ thuật ghi nhận các bức xạ hay
phản xạ ở các cùng 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 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.
Viễn thám đã được các nhà khoa học định nghĩa như một khoa học
và công nghệ mà nhờ nó các tính chất của vật thể quan sát được xác định,
đo đạc hoặc phân tích mà không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng (Nguyễn
Khắc Thời, 2011).

Hình 1.1. Công nghệ viễn thám
Nguyên lý cơ bản của viễn thám đó là quá trình thu nhận năng lượng phản
xạ hay bức xạ của các đối tượng tự nhiên tương ứng với từng giải phổ khác nhau.

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

Page 3


Kết quả của việc giải đoán các lớp thông tin phụ thuộc rất nhiều vào sự hiểu biết
về mối tương quan giữa đặc trưng phản xạ phổ với bản chất, trạng thái của các
đối tượng tự nhiên. Những thông tin về đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng
tự nhiên sẽ cho phép các nhà chuyên môn chọn các kênh ảnh tối ưu, chứa nhiều
thông tin nhất về đối tượng nghiên cứu, đồng thời đây cũng là cơ sở để phân tích
nghiên cứu các tính chất của đối tượng, tiến tới phân loại chúng.

Hình 1.2 : Nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám

Hình 1.3 Đặc trưng phản xạ phổ của một số đối tượng tự nhiên
Công nghệ viễn thám, một trong những thành tựu khoa học vũ trụ đã đạt
đến trình độ cao và đã trở thành kỹ thuật phổ biến được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực kinh tế xã hội ở nhiều nước trên thế giới. Nhu cầu ứng dụng công
nghệ viễn thám trong lĩnh vực điều tra nghiên cứu, khai thác, sử dụng, quản lý tài

nguyên thiên nhiên và môi trường ngày càng gia tăng nhanh chóng không những

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

Page 4


trong phạm vi Quốc gia, mà cả phạm vi Quốc tế. Những kết quả thu được từ
công nghệ viễn thám giúp các nhà khoa học và các nhà hoạch định chính sách
các phương án lựa chọn có tính chiến lược về sử dụng và quản lý tài nguyên
thiên nhiên và môi trường. Vì vậy viễn thám được sử dụng như là một công nghệ
đi đầu rất có ưu thế hiện nay.
Hệ thống viễn thám thường bao gồm 7 thành phần có quan hệ chặt chẽ với
nhau. Theo trình tự hoạt động của hệ thống, gồm có:
+ Nguồn năng lượng: Thành phần đầu tiên của một hệ thống viễn thám là
nguồn năng lượng để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng
quan tâm. Có loại viễn thám sử dụng năng lượng mặt trời (viễn thám chủ động),
có loại tự cung cấp năng lượng tới đối tượng (viễn thám bị động).
+ Những tia phát xạ và khí quyển: Vì năng lượng đi từ nguồn năng lượng
tới đối tượng nên sẽ phải tương tác với vùng khí quyển nơi năng lượng đi qua. Sự
tương tác này có thể lặp lại ở một vị trí không gian nào đó vì năng lượng còn
phải đi theo chiều ngược lại, tức là từ đối tượng đến bộ cảm.
+ Sự tương tác với đối tượng: Sự tương tác này có thể là truyền qua đối
tượng, bị đối tượng hấp thu hay bị phản xạ trở lại vào khí quyển.
+ Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm: Sau khi năng lượng được phát ra
hay bị phản xạ từ đối tượng, chúng ta cần có một bộ cảm từ xa để tập hợp lại và
thu nhận sóng điện từ. Năng lượng điện từ truyền về bộ cảm mang thông tin về
đối tượng.
+ Sự truyền tải, thu nhận và xử lý: Năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm
cần phải được truyền tải, thường dưới dạng điện từ, đến một trạm tiếp nhận - xử

lý nơi dữ liệu sẽ được xử lý sang dạng ảnh. Ảnh này chính là dữ liệu thô.
+ Giải đoán và phân tích ảnh: Ảnh thô sẽ được xử lý để có thể sử dụng
được. Để lấy được thông tin về đối tượng người ta phải nhận biết được mỗi hình
ảnh trên ảnh tương ứng với đối tượng nào. Công đoạn để có thể “nhận biết” này
gọi là giải đoán ảnh. Có 2 phương pháp giải đoán ảnh đó là giải đoán ảnh bằng
mắt và giải đoán ảnh bằng công nghệ số.

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

Page 5


1.1.2. Các loại vệ tinh và ảnh vệ tinh
1.1.2.1. Vệ tinh Landsat và ảnh vệ tinh Landsat
Landsat là vệ tinh thí nghiệm của Mỹ do cơ quan hàng không vũ trụ NASA
(National Aeronautics and Space Administration) quản lý. Là hệ thống vệ tinh quỹ
đạo cận cực (góc mặt phẳng quỹ đạo so với mặt phẳng xích đạo là 98,20), lúc đầu
có tên là ERST (Earth Remote Sensing Satellite), sau 2 năm kể từ lúc phóng ERST
- 1 đổi thành Landsat, sau đó là Landsat - TM và Landsat – ETM.
Vệ tinh Landsat đầu tiên được phóng vào quỹ đạo ngày 23/07/1972 và
ngừng hoạt động vào ngày 06/01/1978 có tên là Landsat 1. Đến nay đã có 8 thế
hệ vệ tinh Landsat.
Bảng 1.1: Các hệ thống vệ tinh Landsat
Vệ tinh
Ngày phóng
23/07/1972
Landsat 1
22/01/1975
Landsat 2
05/03/1978

Landsat 3
16/07/1982
Landsat 4
01/03/1984
Landsat 5
05/03/1993
Landsat 6
15/04/1999
Landsat 7
11/02/2013
Landsat 8
Các loại bộ cảm:

Ngày ngừng hoạt động
06/01/1978
25/02/1982
31/03/1983
15/06/2001
2013
Bị hỏng ngay khi phóng
Đang hoạt động
Đang hoạt động

Bộ cảm
MSS
MSS
MSS
MSS - TM
MSS - TM
ETM

ETM +
OLI – TIRS

- Bộ cảm MSS (Multi Spectral Scanner): Bộ cảm này được đặt trên các vệ
tinh Landsat 1, 2, 3 ở độ cao 919 km và Landsat 4, 5 ở độ cao 705 km, chu kỳ lặp là
18 ngày. Độ phân giải của Landsat MSS là 79 x 79 m gồm 4 kênh 1, 2, 3, 4, trong
đó kênh 1, 2 nằm trong vùng nhìn thấy, kênh 3, 4 nằm trong vùng cận hồng ngoại.
- Bộ cảm TM/ETM (Thematic Mapper/ Enhanced Thematic Mapper): Từ
năm 1982 vệ tinh Landsat 4 được phóng và mang thêm bộ cảm chuyên dùng để
thành lập bản đồ chuyên đề là bộ cảm TM. Tháng 4/1999 vệ tinh Landsat 7
phóng vào quỹ đạo với bộ cảm TM cải tiến là ETM. Landsat TM/ETM có độ
phân giải không gian là 30x30 m cho 6 kênh 1, 2, 3, 4, 5, 7 và kênh 6 hồng ngoại
nhiệt có độ phân giải không gian là 120x120 m, độ cao bay là 705km, độ phủ là
185x170 km, chu kỳ lặp là 16 ngày. Đây là bộ cảm quan trọng nhất trong việc
nghiên cứu tài nguyên và môi trường.

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

Page 6


- ETM + (Enhanced Thematic Mapper +): Landsat ETM + có độ phân giải
không gian là 15x15m đối với kênh 8, 30x30m với các kênh 1, 2, 3, 4, 5, 7 và
60x60m với kênh 6, độ cao bay chụp là 900 km, chu kỳ lặp lại là 16 ngày
- Bộ cảm OLI (Operational Land Imager – Bộ cảm thu nhận ảnh mặt đất)
và bộ cảm TIRS - Thermal Infrared Sensor - Bộ cảm biến hồng ngoại nhiệt): gồm
11 kênh, độ phân giải từ 15 – 100m, chu kỳ lặp lại 16 ngày.
Bảng 1.2: Các thông số kỹ thuật của các loại bộ cảm
Loại bộ cảm
MSS

(Landsat 1-5)

TM/ETM
(Landsat 4-5)

ETM+

OLI – TIRS
(Landsat 8)

Kênh 4
Kênh 5
Kênh 6
Kênh 7
Kênh 1
Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4
Kênh 5
Kênh 6
Kênh 7
Kênh 1
Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4
Kênh 5
Kênh 6
Kênh 7

Bước sóng

(µm)
0,5 – 0,6
0,6 – 0,7
0,7 – 0,8
0,8 – 1,1
0,45 – 0,52
0,52 – 0,61
0,63 – 0.69
0,76 – 0,9
1,55 – 1,75
10,4 – 12,5
2,08 – 2,35
0,45 – 0,52
0,52 – 0,6
0,63 – 0,69
0,76 – 0,90
1,55 – 1,75
10,4 – 12,5
2,08 – 2,35

Kênh 1

0,433 – 0,453

Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4
Kênh 5
Kênh 6
Kênh 7

Kênh 8
Kênh 9

0,450 – 0,515
0,525 – 0,600
0,630 – 0,680
0,845 – 0,885
1,560 – 1,660
2,100 – 2,300
0,500 – 0,680
1,360 – 1,390

Kênh 10
Kênh 11

10,3 – 11,3
11,5 – 12,5

Kênh phổ

Phổ điện từ
Lục
Đỏ
Cận hồng ngoại
Cận hồng ngoại
Chàm
Lục đỏ
Đỏ
Cận hồng ngoại
Hồng ngoại trung

Hồng ngoại nhiệt
Hồng ngoại trung
Chàm
Lục đỏ
Đỏ
Cận hồng ngoại
Hồng ngoại trung
Hồng ngoại nhiệt
Hồng ngoại trung
Các chất khí ở bầu khí quyển cùng với
thông tin chất lượng nước nội địa (các
hồ) và vùng ven bờ biển (Coastal aerosol)
Chàm
Lục
Đỏ
Cận hồng ngoại
Hồng ngoại bước sóng ngắn 1
Hồng ngoại bước sóng ngắn 2
Toàn sắc
Thu nhận thông tin về mây ở độ cao trong
bầu khí quyển (Cirrus)
Hồng ngoại nhiệt 1
Hồng ngoại nhiệt 2

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

Độ phân
giải (m)
80
80

80
80
30
30
30
30
30
120
30
30
30
30
30
30
60
30
30
30
30
30
30
30
30
15
30
100
100

Page 7

Mặc dù có 8 thế hệ vệ tinh Landsat đã bay vào quỹ đạo nhưng hiện tại chỉ
còn 2 vệ tinh đang hoạt động đó là Landsat 7 và LDCM (Landsat Data
Continuity Mission) hay còn gọi là Landsat 8.
So với Landsat 7, Landsat 8 có cùng độ rộng dải chụp, cùng độ phân giải ảnh
và chu kỳ lặp lại (16 ngày). Tuy nhiên, ngoài các dải phổ tương tự Landsat 7, bộ cảm
OLI thu nhận thêm dữ liệu ở 2 dải phổ mới nhằm phục vụ quan sát mây ti và quan sát
chất lượng nước ở các hồ và đại dương nước nông ven biển cũng như sol khí. Bộ cảm
TIRS thu nhận dữ liệu ở 2 dải phổ hồng ngoại nhiệt, phục vụ theo dõi tiêu thụ nước,
đặc biệt ở những vùng khô cằn thuộc miền tây nước Mỹ. Điều đặc biệt là tần số quét
của Landsat 8 sẽ tăng lên, nhiều hơn 150 cảnh so với Landsat 7.
Ảnh Landsat được ứng dụng trong nghiên cứu của nhiều lĩnh vực từ
nghiên cứu hiện trạng đến giám sát biến động và được sử dụng phổ biến nhất, với
giá thành thấp.
1.1.2.2. Vệ tinh SPOT và ảnh vệ tinh SPOT
SPOT là hệ thống vệ tinh thương mại của Pháp, hiện nay đã có 7 thế hệ vệ
tinh bao gồm vệ tinh SPOT 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.
Vệ tinh SPOT 6 phóng lên quỹ đạo ngày 09/09/2012, vệ tinh SPOT 7
phóng lên quỹ đạo ngày 30/06/2014 đây là hai vệ tinh sinh đôi đầu tiên trong gia
đình vệ tinh SPOT với độ phân giải không gian đã được nâng lên 1,5m so với 2,5m
của SPOT 5, là thế hệ mới của loạt vệ tinh quang học SPOT với nhiều cải tiến về
kỹ thuật và khả năng thu nhận ảnh cũng như đơn giản hoá việc truy cập thông tin.
Trên mỗi vệ tinh SPOT được trang bị một hệ thống quét đa phổ HRV( High
Resolution Visible) – SPOT 1, 2, 3; HRVIR (High Resolution Visible Infrared) và
VMI (Vegetation Monitoring Instrument) – SPOT 4; HRG (High Resolution
Geometric) và HRS (High Resolution Stereo) – SPOT 5; Optical Sensor Assembly
- bộ cảm biến quang học hội với SPOT 6 và SPOT 7 . Vệ tinh SPOT 1 - 5 bay ở độ
cao 832km, nghiêng so với mặt phẳng quỹ đạo 9807’, bay qua xích đạo lúc 10h30’
sáng với chu kỳ lặp lại là 23 ngày. SPOT 6, 7 bay ở độ cao 694 km, thời gian hoàn
tất một quỹ đạo là 98,79’, độ nghiêng quỹ đạo 98,2 °. Ảnh SPOT có nhiều ứng

dụng không chỉ trong tài nguyên môi trường mà còn sử dụng cho công tác nghiên
cứu xây dựng, hiệu chỉnh bản đồ và quy hoạch sử dụng đất.

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

Page 8


Bảng 1.3: Các thế hệ vệ tinh SPOT
Vệ tinh
SPOT 1
SPOT 2
SPOT 3
SPOT 4
SPOT 5
SPOT 6
SPOT 7

Ngày phóng
22/02/1986
22/01/1990
26/09/1993
24/03/1998
04/05/2002
09/09/2012
30/06/2014

Năm ngừng hoạt động
1998
1998

1998
2013
Đang hoạt động
Đang hoạt động
Đang hoạt động

Tư liệu SPOT được sử dụng nhiều không chỉ cho việc nghiên cứu tài
nguyên mà còn sử dụng cho công tác xây dựng, hiệu chỉnh bản đồ và quy hoạch
sử dụng đất. Bộ cảm HRV là máy quét điện tử CCD - HRV có thể thay đổi góc
quan sát nhờ một gương định hướng. Gương này cho phép thay đổi hướng quan
sát ± 27° so với trục thẳng đứng nên dễ dàng thu được ảnh lập thể. Các thông số
của ảnh vệ tinh Spot như ở bảng 1.4.
Bảng 1.4: Các thông số kỹ thuật của bộ cảm vệ tinh SPOT
Bộ cảm
SPOT 1
SPOT 2
SPOT 3

SPOT 4

SPOT 5

SPOT 6

SPOT 7

Phổ điện từ
Kênh toàn sắc (Panchromatic)
Kênh 1: Xanh lục (Green)
Kênh 2: Đỏ (Red)

Kênh 3: Cận hồng ngoại (Near Infrared)
Ảnh đa phổ (Monospectral)
Kênh 1: Xanh lục (Green)
Kênh 2: Đỏ (Red)
Kênh 3: Cận hồng ngoại (Near Infrared)
Kênh 4: Giữa hồng ngoại (Mid Infrared)
Kênh toàn sắc (Panchromatic)
Kênh 1: Xanh lục (Green)
Kênh 2: Đỏ (Red)
Kênh 3: Cận hồng ngoại (Near Infrared)
Kênh 4: Giữa hồng ngoại (Mid Infrared)
Kênh toàn sắc (Panchromatic)
Kênh 1: Xanh lục (Green)
Kênh 2: Đỏ (Red)
Kênh 3: Cận hồng ngoại (Near Infrared)
Kênh 4: Giữa hồng ngoại (Mid Infrared)
Kênh 1: Toàn sắc
Kênh 2: Lam
Kênh 3: Xanh lục
Kênh 4: Đỏ
Kênh 5: Cận hồng ngoại

Độ phân
giải (m)
10
20
20
20
10
20

20
20
20
2,5 hoặc 5
10
10
10
20
1,5
6
6
6
6
1,5
6
6
6
6

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

Bước sóng
(µm)
0,50 – 0,73
0,50 – 0,59
0,61 – 0,68
0,78 – 0,89
0,61 – 0,68
0,50 – 0,59
0,61 – 0,68

0,78 – 0,89
1,58 – 1,75
0,48 – 0,71
0,50 – 0,59
0,61 – 0,68
0,78 – 0,89
1,58 – 1,75
0,45 – 0,745
0,45 – 0,525
0,53 – 0,59
0,625- 0,695
0,76 – 0,89
0.45 - 0.745
0.45 - 0.52
0.53 - 0.59
0.625- 0.695
0.76 - 0.89

Page 9


1.1.2.3. Vệ tinh IRS và ảnh vệ tinh IRS
Một loạt các vệ tinh viễn thám của Ấn Độ được phóng lên quỹ đạo để thực
hiện việc nghiên cứu toàn bộ phần lục địa của bề mặt Trái đất, bao gồm vệ tinh IRS1 phóng vào đầu năm 1988 và vệ tinh thứ 3 IRS-1C được đưa vào quỹ đạo tháng
12/1995. Vệ tinh IRS có thể tạo ảnh lập thể ứng với kênh toàn sắc (ký hiệu là PAN)
giống như ảnh SPOT nhưng góc quan sát nghiêng của vệ tinh IRS là 26°.
Ảnh IRS có độ phân giải cao, sử dụng rất tốt trong việc thành lập bản đồ
và quy hoạch thành phố, ảnh đa phổ do LISS-3 thu nhận có đặc tính tương tự như
Landsat TM từ kênh 1 đến kênh 4 nên sử dụng tốt cho việc phân biệt thực vật,
thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và quy hoạch tài nguyên thiên nhiên.

Bảng 1.5. Đặc trưng chính của quỹ đạo và vệ tinh IRS
Thông số quỹ đạo

IRS-1C

IRS-1D

817 km

780 km (trên xích đạo)

Đồng bộ mặt trời

Đồng bộ mặt trời

24 ngày

25 ngày

Năm phóng vệ tinh

1995

1997

Độ phân giải (m)

188

23 - 70

Độ cao bay
Quỹ đạo
Chu kỳ lặp

1.1.2.4. Vệ tinh IKONOS và ảnh vệ tinh IKONOS
IKONOS là loại vệ tinh thương mại đầu tiên có độ phân giải cao (1m)
được đưa vào không gian tháng 9/1999 do Công ty Space Imaging (Hoa Kỳ) và
bắt đầu phổ biến ảnh độ phân giải cao từ tháng 3/2000. Bộ cảm biến OSA của vệ
tinh IKONOS sử dụng nguyên lý quét điện tử và có khả năng thu đồng thời ảnh
toàn sắc và đa phổ. Ngoài khả năng tạo ảnh có độ phân giải cao nhất vào thời
điểm năm 2000, ảnh IKONOS còn có độ phân giải bức xạ rất cao vì sử dụng đến
11 bít để ghi nhận năng lượng phản xạ. Nhiều ứng dụng cho việc quản lý đô thị
và quy hoạch tại các thành phố lớn trên thế giới đã chứng minh cho ưu thế của
ảnh IKONOS độ phân giải cao, trong tương lai ảnh độ phân giải cao sẽ giữ vai
trò quan trọng trong việc thành lập bản đồ và quan sát thành phố.
IKONOS chuyển động theo quỹ đạo đồng bộ mặt trời ở độ cao 680km và
góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo là 98,2°. Vệ tinh IKONOS có chu kỳ lặp lại

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

Page 10


là 14 ngày (thời gian chụp lại trên cùng vùng đất chỉ từ 1 đến 3 ngày) và thời
gian đi qua xích đạo là 10h30' sáng với bề rộng tuyến chụp là 11km.
Ảnh IKONOS được sử dụng không chỉ để thành lập và cập nhật bản đồ
địa hình tỷ lệ trung bình, giám sát phân tích biến động mà còn có thể tạo ra hình
ảnh thực cho khu vực phục vụ dịch vụ kinh doanh và du lịch.
1.1.2.5. Vệ tinh QuickBird và ảnh vệ tinh QuickBird

Ảnh QuickBird là ảnh vệ tinh có độ phân giải không gian cao nhất hiện
nay cho ra các kênh toàn sắc có độ phân giải là 0.61m và độ phân giải của các
kênh đa phổ là 2,44m, trường phủ mặt đất của ảnh là 16,5x16,5km. QuickBird
cho ảnh độ phân giải 0,7m ghép kênh toàn sắc tổ hợp với kênh hồng ngoại. Với
độ phân giả cao ảnh QuickBird được sử dụng trong nhiều lĩnh vực cần độ chính
xác lớn như quy hoạch sử dụng đất, xác định chính xác các đối tượng, thành lập
bản đồ giao thông... Hiện nay ảnh QuickBird được sử dụng phổ biến vào các lĩnh
vực dân sự, an ninh, quản lý môi trường. QuickBird được phóng lên ngày
18/10/2001, có độ cao bay 450m, trọng lượng vệ tinh là 950kg. Dự kiến nhiên
liệu đủ bay trong 7 năm.

Hình 1.4: Ảnh vệ tinh QuickBird khu vực Quan Chánh Bố,
tỉnh Trà Vinh năm 2008, độ phân giải 1m

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

Page 11


1.1.2.6. Vệ tinh VNREDSAT-1 và ảnh vệ tinh VNREDSAT-1
VNREDSAT-1 là vệ tinh quang học quan sát Trái Đất đầu tiên của Việt
Nam, do Công ty EADS Astrium (Pháp) thiết kế, chế tạo.
Hệ thống VNREDSat-1 là hệ thống viễn thám bao gồm vệ tinh quan sát
trái đất VNREDSat-1, trung tâm điều khiển vệ tinh, trạm thu phát tín hiệu vệ tinh
băng tần S, trạm lưu trữ dữ liệu dự phòng và trạm thu ảnh vệ tinh.
VNREDSat-1 có nhiệm vụ chính là chụp ảnh bề mặt Trái đất, cung cấp
một số lượng lớn ảnh quang học có phân giải cao một cách chủ động và kịp thời
cho việc giám sát tài nguyên thiên nhiên, môi trường, thiên tai, biến đổi khí hậu
phục vụ phát triển kinh tế xã hội và đảm bảo an ninh quốc phòng.
Thông số kỹ thuật của vệ tinh VNREDSat-1:

- Vệ tinh có kích thước 600 mm x 570 mm x 500 mm, có trọng lượng gần
120kg. Tuổi thọ của vệ tinh theo thiết kế là 5 năm.
- Vệ tinh có quỹ đạo đồng bộ mặt trời
- Độ cao quỹ đạo trên xích đạo: 680 km
- Góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo: 98,13o
- Độ tròn quỹ đạo: 0,001193
- Chu kỳ quỹ đạo: 5909,6 giây
- Bộ cảm đặt trên vệ tinh VNREDSat-1 là cảm biến bổ sung, được gọi là
NAOMI (New AstroSat Optical Modular Instrument).
- Thời gian chụp lặp lại (vệ tinh nghiêng ±35o): 3 ngày
- Thời gian chụp lặp lại (vệ tinh nghiêng ±15o): 7 ngày
- Chụp ảnh ở kênh toàn sắc và 4 kênh đa phổ.
- Độ phân giải mặt đất 2,5m đối với kênh toàn sắc (Panchromatic) và 10m
đối ảnh đa phổ (Monospectral).

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

Page 12


Bảng 1.6: Đặc điểm ảnh vệ tinh VNREDSat-1
Bước sóng

Độ phân giải

(µm)

(m)

Kênh toàn sắc (Panchromatic)

0,45 – 0,75

2,5

Kênh 1: Chàm (Blue)

0,45 – 0,52

10

Kênh 2: Xanh lục (Green)

0,53 – 0,60

10

Kênh 3: Đỏ (Red)

0,62 – 0,69

10

Kênh 4: Cận hồng ngoại (NIR)

0,76 – 0,89

10

Kênh

Hình 1.5: Ảnh chụp từ vệ tinh VNREDSat-1 khu vực sông Hồng
Tiếp nối sự phát triển và thành công của VNREDSat-1, Việt Nam dự tính
phóng VNREDSat-1B vào năm 2017 do Bỉ chế tạo.
1.1.3. Các nguồn ảnh vệ tinh
Có nhiều nguồn vệ tinh miễn phí từ internet, trong đó có thể kể đến một số
trang web như :
,

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

Page 13


1.1.4. Các phương pháp giải đoán ảnh viễn thám
1.1.4.1. Giải đoán ảnh bằng mắt
Đoán đọc điều vẽ ảnh bằng mắt có thể áp dụng trong mọi điều kiện trang
thiết bị. Đoán đọc điều vẽ bằng mắt là việc sử dụng mắt người cùng với các dụng
cụ quang học như kính lúp, kính lập thể, máy tổng hợp mầu để xác định các đối
tượng. Cơ sở để đoán đọc điều vẽ bằng mắt là các chuẩn đoán đọc điều vẽ và
mẫu đoán đọc điều vẽ (Nguyễn Khắc Thời, 2011).
Các chuẩn đoán đọc điều vẽ bao gồm:
- Chuẩn kích thước: Cần phải chọn một tỷ lệ ảnh phù hợp để đoán đọc
điều vẽ. Kích thước của đối tượng có thể xác định nếu lấy kích thước đo được
trên ảnh nhân với mẫu số tỷ lệ ảnh.
- Chuẩn hình dạng: hình dạng có ý nghĩa quan trọng trong đoán đọc ảnh.
Hình dạng đặc trưng cho mỗi đối tượng khi nhìn từ trên cao xuống và được coi là
chuẩn đoán đọc quan trọng.
- Chuẩn bóng: bóng của vật thể dễ dàng nhận thấy khi nguồn sáng không

nằm chính xác ở đỉnh đầu hoặc trường hợp chụp ảnh xiên. Dựa vào bóng của vật
thể có thể xác định được chiều cao của nó.
- Chuẩn độ đen: Độ đen trên ảnh đen trắng biến thiên từ trắng đến đen.
Mỗi vật thể được thể hiện bằng một cấp độ sáng nhất định tỷ lệ với cường độ
phản xạ ánh sáng của nó.
- Chuẩn màu sắc: Màu sắc là một chuẩn rất tốt trong việc xác định các đối
tượng. Các đối tượng khác nhau cho các tông màu khác nhau đặc biệt khi sử
dụng ảnh đa phổ tổng hợp màu.
- Chuẩn cấu trúc: Cấu trúc là một tập hợp của nhiều hình mẫu nhỏ. Ví dụ
một bãi có không bị lẫn các loài cây khác cho một cấu trúc mịn trên ảnh, ngược
lại rừng hỗn giao cho một cấu trúc sần sùi.
- Chuẩn phân bố: Chuẩn phân bố là một tập hợp của nhiều hình dạng nhỏ
phân bố theo một quy luật nhất định trên toàn ảnh và trong mối quan hệ với đối
tượng cần nghiên cứu.

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

Page 14


- Chuẩn mối quan hệ tương hỗ: Một tổng thể các chuẩn đoán đọc điều vẽ,
môi trường xung quanh hoặc mối liên quan của đối tượng nghiên cứu với các đối
tượng khác cung cấp một thông tin đoán đọc điều vẽ quan trọng.
Nhằm trợ giúp cho công tác đoán đọc điều vẽ người ta thành lập các mẫu
đoán đọc điều vẽ cho các đối tượng khác nhau. Mẫu đoán đọc điều vẽ là tập hợp
các chuẩn dùng để đoán đọc điều vẽ một đối tượng nhất định. Kết quả đoán đọc
điều vẽ phụ thuộc vào mẫu đoán đọc điều vẽ. Mục đích của việc sử dụng mẫu
đoán đọc điều vẽ là làm chuẩn hóa kết quả đoán đọc điều vẽ của nhiều người
khác nhau. Thông thường mẫu đoán đọc điều vẽ do những người có nhiều kinh
nghiệm và hiểu biết thành lập dựa trên những vùng nghiên cứu thử nghiệm đã

được điều tra kỹ lưỡng. Tất cả 8 chuẩn đoán đọc điều vẽ cùng với các thông tin
về thời gian chụp, mùa chụp, tỷ lệ ảnh đều phải đưa vào mẫu đoán đọc điều vẽ.
Một bộ mẫu đoán đọc điều vẽ bao gồm không chỉ phần ảnh mà còn mô tả bằng
lời nữa.
1.1.4.2. Giải đoán ảnh theo phương pháp số
Thay thế cho việc giải đoán ảnh bằng mắt, hiện nay người ta sử dụng ngày
càng nhiều phương pháp xử lý ảnh số. Phương pháp xử lý ảnh số được dùng vào
các mục đích sau:
+ Hiệu chỉnh ảnh và loại trừ các nhiễu xuất hiện trong quá trình thu nhận.
+ Tăng cường chất lượng nhằm tạo ra sản phẩm có thể giải đoán bằng mắt.
+ Phân tích ảnh (phân loại ảnh) hay nói cách khác là giải đoán bằng
phương pháp số.
- Hiệu chỉnh ảnh
+ Hiệu chỉnh bức xạ: Tất cả các tư liệu số hầu như bao giờ cũng chịu một
mức độ nhiễu xạ nhất định. Nhằm loại trừ các nhiễu kiểu này cần phải thực hiện
một số phép tiền xử lý. Khi thu các bức xạ từ mặt đất trên các vật mang trong vũ
trụ, người ta thấy chúng có một số sự khác biệt so với trường hợp quan sát cùng
đối tượng đó ở khoảng cách gần. Điều này chứng tỏ ở những khoảng cách xa như
vậy tồn tại một lượng nhiễu nhất định gây bởi ảnh hưởng của góc nghiêng và độ
cao mặt trời, một số điều kiện quang học khí quyển như sự hấp thụ, tán xạ, độ

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

Page 15


mù... Chính vì vậy, để bảo đảm được sự tương đồng nhất định về mặt bức xạ cần
thiết phải thực hiện việc hiệu chỉnh bức xạ.
+ Hiệu chỉnh khí quyển: Bức xạ mặt trời trên đường truyền xuống mặt đất
bị hấp thụ, tán xạ một lượng nhất định trước khi nó tới được mặt đất và bức xạ

phản xạ từ vật thể cũng bị hấp thụ hoặc tán xạ trước khi tới được bộ cảm. Do
vậy, bức xạ mà bộ cảm thu được chứa đựng không phải chỉ riêng năng lượng hữu
ích mà còn nhiều thành phần nhiễu khác. Hiệu chỉnh khí quyển là một công đoạn
tiền xử lý nhằm loại trừ những thành phần bức xạ không mang thông tin hữu ích.
+ Hiệu chỉnh hình học: Méo hình học được hiểu như sự sai lệch vị trí giữa
tọa độ ảnh thực tế (đo được) và tọa độ ảnh lý tưởng được tạo bởi một bộ cảm có
thiết kế hình học lý tưởng và trong các điều kiện thu nhận lý tưởng. Méo hình
học được chia thành loại nội sai gây bởi tính chất hình học của bộ cảm và ngoại
sai gây bởi vị trí của vật mang và hình dáng của vật thể. Nhằm đưa các toạ độ
ảnh thực tế về toạ độ ảnh lý tưởng cần thiết phải thực hiện hiệu chỉnh hình học.
Bản chất của hiệu chỉnh hình học là xây dựng được mối tương quan giữa hệ toạ
độ ảnh đo và hệ toạ độ quy chiếu chuẩn. Hệ toạ độ quy chiếu chuẩn có thể là hệ
toạ độ mặt đất (vuông góc hoặc địa lý) hoặc hệ toạ độ ảnh khác.
+ Hiệu chỉnh phép chiếu bản đồ: Phép chiếu bản đồ được sử dụng để
chiếu bề mặt elipsoid lên một mặt phẳng. Đây là một phép ánh xạ không hoàn
hảo bởi vì một mặt cầu không bao giờ có thể trải thành một mặt phẳng. Vì vậy,
luôn tồn tại các sai số khác nhau.
- Tăng cường chất lượng ảnh và chiết tách đặc tính
Tăng cường chất lượng có thể được định nghĩa như một thao tác chuyển đổi
nhằm tăng tính dễ đọc, dễ hiểu của ảnh cho người giải đoán. Trong khi đó chiết tách
đặc tính là một thao tác nhằm phân loại, xắp xếp các thông tin có sẵn trong ảnh theo
các yêu cầu hoặc chỉ tiêu đưa ra dưới dạng các hàm số. Những phép tăng cường chất
lượng cơ bản thường được sử dụng là chuyển đổi cấp độ xám, chuyển đổi
histogram, tổ hợp màu, chuyển đổi màu giữa hai hệ RGB và HSI...
Sau khi tăng cường chất lượng ảnh, một trong những ưu điểm của phương
pháp xử lý ảnh số là có thể chọn các tổ hợp màu tuỳ ý. Tổ hợp màu có nghĩa là

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

Page 16

gán 3 màu cơ bản Red (đỏ), Green (lục), Blue (chàm) cho ba kênh phổ nào đó.
Nếu ta gán màu Blue cho kênh 1 (kênh Blue), màu Green cho kênh 2 (kênh
Green), màu Red cho kênh 3 (kênh Red) thì tổ hợp màu như vậy gọi là tổ hợp
màu thật (True color). Nếu ta gán tổ hợp màu kênh 2 (Green) màu Blue, kênh 3
(Red) màu Green, kênh 4 (Infrared) màu Red thì tổ hợp màu như vậy gọi là tổ
hợp màu giả (False color). Trong tổ hợp màu này, thực vật có màu đỏ, đất trống
thường có cường độ rất cao nên có màu trắng, nước có màu xanh là tổ hợp của
hai màu Green và Blue. Đây là 3 kênh cơ bản nhất của ảnh vệ tinh.
- Phân loại ảnh
Phân loại là quá trình máy tính xử lý ảnh theo yêu cầu của người sử dụng.
Yêu cầu của người dụng được đưa vào máy thông qua giai đoạn chọn tệp mẫu.
Sau khi người sử dụng chọn tệp mẫu cho các đối tượng cần phân loại, máy tính
sẽ tự động phân loại và cho kết quả dưới dạng ảnh đã được phân loại. Có hai
phương pháp phân loại cơ bản là phân loại phi kiểm định (Unsupervised) và phân
loại có kiểm định (Supervised).
+ Trong phân loại phi kiểm định, máy tính yêu cầu cung cấp thông tin về
số lượng lớp cần phân loại, độ tập trung của các lớp thông qua độ lệch chuẩn, vị
trí tương đối của các lớp trong không gian phổ... Sau đó máy tính sẽ tự động tìm
và gộp các pixel lại theo yêu cầu của người sử dụng. Phân loại phi kiểm định chỉ
thường dùng để phân loại sơ bộ trước khi phân loại chính thức.
+ Phân loại kiểm định: Được dùng để phân loại các đối tượng theo yêu
cầu của người sử dụng. Trong quá trình phân loại, máy tính sẽ yêu cầu một số
kiến thức của người sử dụng về khu vực cần phân loại. Những kiến thức này có
được trên cơ sở khảo sát thực địa và các tư liệu bản đồ chuyên đề. Có ba nhóm
phân loại kiểm định là phân loại hình hộp, phân loại đa tâm và phân loại xác suất
cực đại. Tất cả các phương pháp phân loại này đều yêu cầu chuẩn bị tệp mẫu.
Tệp mẫu là một phương pháp thông tin của người phân tích cung cấp cho máy
tính về đối tượng mình cần phân loại. Vì vậy, vùng mẫu cần được chọn sao cho

đảm bảo tính đại diện theo nguyên tắc xác suất thống kê cho đối tượng trên phạm
vi toàn ảnh. Người sử dụng thông qua chế độ tương tác trực tiếp với máy sẽ vạch

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

Page 17


lên ảnh những vùng mẫu đại diện cho các đối tượng cần phân tích. Phần mềm
máy tính dựa vào tệp mẫu sẽ phân loại cho ảnh. Phương pháp phân loại thường
dùng và có độ chính xác cao nhất là phương pháp xác suất cực đại (Maximum
likelihood).
1.1.4.3. Ưu, nhược điểm của hai phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh
Bảng 1.7: Ưu, nhược điểm của hai phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh
Giải đoán ảnh bằng mắt

Giải đoán ảnh bằng xử lý số

- Sử dụng kinh nghiệm của - Thời gian xử lý ngắn
người điều vẽ

- Kết quả xử lý được chuyển hóa

- Có sự hiểu biết về ảnh phối - Chiết xuất được các đặc tính vật lý

Ưu

hợp tốt hơn

điểm

- Năng suất cao, có thể đo được các

- Có thể phân tích được các chỉ số đặc trưng tự nhiên
thông tin phân bố không gian
- Tốn thời gian
Nhược
điểm

- Rất khó ứng dụng kinh nghiệm của

- Đòi hỏi người có hiểu biết, người điều vẽ
kinh nghiệm để điều vẽ

- Chiết xuất ít thông tin về bối cảnh

- Kết quả thu được không đồng - Kết quả phân tích thông tin kém
nhất

1.1.5. Các phần mềm giải đoán ảnh vệ tinh
1.1.5.1. Phần mềm Erdas Imagine
Erdas Imagine là phần mềm chuyên dụng cho xử lý ảnh địa không gian,
cho phép khai thác và chiết tách thông tin dễ dàng từ tư liệu ảnh như một chuyên
gia thực thụ, không đòi hỏi người dung phải có kinh nghiệm hay trình độ chuyên
môn sâu. Với những công cụ xử lý ảnh mạnh và dễ sử dụng, Erdas Imagine giúp
người sử dụng vừa đơn giản hoá công việc vừa đạt được hiệu quả sử dụng cao.
Bộ sản phẩm Erdas Imagine bao gồm:
+ IMAGINE Essentials: Một phần mềm mạnh, giá thấp chứa các công cụ
hiển thị và vẽ bản đồ ảnh cho phép nhiều loại dữ liệu địa lý khác nhau có thể tích

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

Page 18