ứng dụng viễn thám trong đo đạc bản đồ

MỞ ĐẦU
Từ khi vệ tinh quan sát trái đất Landsat đầu tiên được phóng vào năm 1972
và viễn thám lần đầu tiên được đưa vào khai thác vào sử dụng cho đến nay nhờ
những tiến bộ về khoa học kỹ thuật viễn thám đã và đang phát triển và đã được
ứng dụng ở rất nhiều lĩnh vực khác nhau trên toàn thế giới. Viễn thám nghiên
cứu trái đất thông qua một dải quang phổ rộng với nhiều bước sóng khác nhau
từ dải sóng nhìn thấy được đến dải sóng hồng ngoại nhiệt. Các thế hệ vệ tinh
mới được bổ sung thêm các tính năng quan sát trái đất tốt hơn với những quy mô
không gian khác nhau. Vệ tinh cung cấp một lượng thông tin không lồ và phong
phú về các phản ứng quang phổ của các hợp phần của trái đất như: đất, nước,
thực vật…
Ngày nay, những biến đổi về môi trường đang diễn ra rất nhanh chóng
(VD: hoạt động tàn phá rừng, sự mở rộng các đô thị, lũ lụt…) do đó cần phải có
những dữ liệu nhanh chóng và kịp thời viễn thám có khả năng cung cấp được
những tư liệu đó. Việc khai thác tư liệu viễn thám như thế nào và mục đích gì thì
lại phụ thuộc vào các nhà chuyên môn. Do đó nghiên cứu ảnh viễn thám vào
công tác bản đồ đóng một vai trò rất quan trọng.
Trong phạm vi một bài tiểu luận ở đây tôi cũng đưa ra một trong những
cách khái quát một số ứng dụng của viễn thám trong công tác thành lập và hiện
chỉnh các sản phẩm bản đồ.

1


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...................................................................................................1
MỤC LỤC.................................................................................................2
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VIỄN THÁM.................................3
1.1. Khái quát chung về viễn thám........................................................3
1.2. Cơ sở vật lý của viễn thám............................................................4
1.3. Đặc trưng phản xạ phổ của một số đối tượng tự nhiên.................7

1.3.1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu đặc trưng phản xạ phổ đối với
tư liệu viễn thám............................................................................................7
ER (λ) Năng lượng của bước sóng λ phản xạ từ đối tượng..........................7
ρ(λ)= -------- = ----------------------------------------------------------------- x 100
.......................................................................................................................7
E0 (λ) Năng lượng của bước sóng λ rơi vào đối tượng................................7
1.3.2. Đặc tính phản xạ phổ của một số nhóm đối tượng tự nhiên................7
CHƯƠNG II: CÁC ỨNG DỤNG CỦA VIỄN THÁM TRONG CÔNG TÁC
BẢN ĐỒ....................................................................................................9
2.1. Ứng dụng trong việc thành lập bản đồ địa hình...........................10
2.2. Ứng dụng trong việc thành lập bản đồ trực ảnh vệ tinh...............15
2.3. Ứng dụng trong việc hiện chỉnh bản đồ địa hình.........................17
2.4. Ứng dụng trong việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và
phục vụ công tác điều tra, kiểm kê hiện trạng sử dụng đất.................21
2.5. Ứng dụng trong việc thành lập bản đồ đất ngập nước................24
2.6. Ứng dụng để thành lập một số bản đồ chuyên đề khác..............28
KẾT LUẬN..............................................................................................30
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................31

2


CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VIỄN THÁM
1.1. Khái quát chung về viễn thám
Các vệ tinh quan sát Trái Đất có thể chia ra thành ba nhóm lớn, tùy thuộc
vào mục đích sử dụng các thông tin thu được: nhóm vệ tinh khí tượng, nhóm vệ
tinh tài nguyên môi trường và nhóm vệ tinh quân sự. Các vệ tinh thuộc nhóm
thứ nhất thường có quỹ đạo bay địa tĩnh hoặc có chu kỳ lặp lại rất ngắn từ 6
tiếng đến một vài ngày. Ảnh thu được từ các vệ tinh khí tượng có độ phân giải
không gian thường thấp, từ một đến vài km, nhưng thu được thông tin trên một

diện tích rất lớn của bề mặt Trái Đất. Các vệ tinh thuộc nhóm thứ hai có quỹ đạo
bay thấp hơn. Ảnh thu được từ các vệ tinh đó có độ phân giải mặt đất cao hơn,
đạt từ 80 m đến 1 m với chu kỳ lặp lại dài hơn, có thể 5(IRS), 14(TM) hay
26(SPOT) ngày. Nhóm vệ tinh thứ ba, nhóm vệ tinh do thám - quân sự, thuộc bí
mật của mỗi quốc gia. Nhờ có các vệ tinh đó công nghệ viễn thám hiện đại đã ra
đời và trở thành một trong những công nghệ có ý nghĩa thực tiễn lớn đối với
công tác điều tra, quản lí tài nguyên, bao gồm cả tài nguyên rừng.
"Viễn thám được xác định là một phương pháp nghiên cứu các đối tượng,
hiện tượng bằng các thiết bị, đặt cách đối tượng một khoảng cách nào đó,
không đòi hỏi tiếp xúc trực tiếp với đối tượng".
Công nghệ viễn thám bao gồm thu nhận thông tin từ vệ tinh hoặc máy bay,
xử lý, phân tích các thông tin đó nhằm giải quyết các nhiệm vụ đặt ra. Cơ sở
khoa học của công nghệ viễn thám dựa trên bản chất vật lí trong tự nhiên là các
vật thể (đối tượng) trong những điều kiện khác nhau thì khả năng phản xạ hoặc
bức xạ của sóng điện từ sẽ có những đặc trưng riêng. Từ đó, nguồn tư liệu viễn
thám được hình thành như là kết quả thu nhận năng lượng phản xạ hoặc bức xạ
các sóng điện từ của các đối tượng bằng các thiết bị gọi là bộ viễn cảm hay bộ
cảm (remote sensor) hoặc bằng các máy chụp ảnh.

Hệ thống vệ tinh giám sát tài nguyên và môi trường trái đất

3


Trong những năm gần đây, với sự tiến bộ khoa học kỹ thuật, công nghệ
viễn thám phát triển mạnh bởi những cải tiến về vệ tinh chụp ảnh, thiết bị chụp
ảnh và các phương pháp chụp.
Những thông tin thu thập được từ công nghệ viễn thám được sử dụng vào
rất nhiều mục đích như:


Đo đạc bản đồ, hiện chỉnh bản đồ, cập nhật bản đồ, lập cơ sở dữ
liệu mới


Kiểm kê đất đai, thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất



Nghiên cứu về biến đổi khí hậu, biến động tầng ôzôn



Khí tượng, thuỷ văn, dự báo thời tiết



Ứng dụng trong nông nghiệp và lâm nghiệp



Điều tra tài nguyên khoáng sản


Theo dõi, giám sát môi trường như tràn dầu, lũ lụt, cháy rừng, xói
mòn, sạt lở đất...


Theo dõi mùa màng, giám sát tài nguyên rừng trên toàn quốc



Theo dõi giảm nhẹ thiên tai



Ứng dụng trong quản lý đới bờ



Các ứng dụng trong hải dương học

1.2. Cơ sở vật lý của viễn thám

Viễn thám là phương pháp xử lý và
phân tích các thông tin của những đối
tượng phân bố trên bề mặt Trái Đất và
được thu thập từ ba tầng không gian:
* Vũ trụ (ngoài khí quyển)
* Tầng trung (tầng khí quyển)
* Mặt đất
nhằm xác định một cách tổng hợp
những thuộc tính cơ bản của đối tượng
nghiên cứu.
Khái niệm chung của viễn thám

4


Cơ sở khoa học của công nghệ viễn thám dựa trên bản chất vật lí trong tự
nhiên là các vật thể (đối tượng) trong những điều kiện khác nhau thì khả năng

phản xạ hoặc bức xạ của sóng điện từ sẽ có những đặc trưng riêng. Từ đó, nguồn
tư liệu viễn thám được hình thành như là kết quả thu nhận năng lượng phản xạ
hoặc bức xạ các sóng điện từ của các đối tượng bằng các thiết bị gọi là bộ viễn
cảm hay bộ cảm (remote sensor) hoặc bằng các máy chụp ảnh.
Sóng điện từ được phản xạ hoặc được bức xạ từ vật thể thường là nguồn tư
liệu chủ yếu trong viễn thám. Các tính chất của vật thể có thể được xác định
thông qua các năng lượng bức xạ hoặc phản xạ từ vật thể. Viễn thám là một
công nghệ nhằm xác định và nhận biết đối tượng hoặc các điều kiện môi trường
thông qua những đặc trưng riêng về phản xạ và bức xạ.

Bức xạ điện từ

Bức xạ điện từ có 4 thông số cơ bản, đó là tần số, hướng lan truyền, biên độ
và mặt phẳng phân cực. Các thông số này có thể sử dụng trong việc khai thác
thông tin ảnh. Ví dụ: tần số có thể được dùng để xác định vận tốc chuyển động
của vật thể dựa trên hiệu ứng Doppler, hướng lan truyền được sử dụng để phát
hiện các cấu trúc của đối tượng. Biên độ thể hiện mức độ sáng tối của vật thể và
được sử dụng như những phần tử giải đoán ảnh cơ bản, mặt phân cực được sử
dụng để xác định hình dạng của vật thể - ánh sáng phản xạ trên các bề mặt tương
tự nhau sẽ cho các chùm tia có mặt phẳng phân cực giống nhau.
Do ảnh hưởng của các vật chất có trong khí quyển như hơi nước, khí
CO2... mà độ truyền dẫn của khí quyển bị giảm thiểu ở nhiều bước sóng. Tại
những vùng đó bộ cảm trên vệ tinh sẽ không nhận được bức xạ từ bề mặt Trái
Đất - đồng nghĩa với việc bộ cảm trên vệ tinh sẽ không nhận dược thông tin. Ở
những vùng còn lại trong dải sóng điện từ được sử dụng trong viễn thám bức xạ
sẽ đạt tới bộ cảm. Những vùng bước sóng đó được gọi là cửa sổ khí quyển, chỉ
trong các vùng bước sóng này mà người ta mới thiết kế các băng phổ cho bộ
cảm.
Tất cả các vật thể đều phản xạ, hấp thụ, phân tách và bức xạ sóng điện từ
bằng các cách thức khác nhau và các đặc trưng này thường được gọi là đặc trưng

phổ. Đặc trưng phổ sẽ được phân tích theo nhiều cách khác nhau để nhận dạng
5


ra đối tượng trên bề mặt đất, nó sẽ cho phép giải thích được mối quan hệ giữa
đặc trưng phổ và sắc, tông màu trên ảnh tổ hợp màu để giải đoán đối tượng.
Về nguyên tắc, vệ tinh “nhìn” được tất cả các đối tượng trên bề mặt Trái
Đất bao gồm: đất, nước và thực vật. Đặc trưng phổ của các đối tượng này có thể
được biểu diễn như hình dưới:

Phân loại sóng điện từ

Đường cong phổ phản xạ

Thông qua đặc điểm về đường cong phản xạ phổ của các đối tượng người
ta thiết kế các thiết bị thu nhận sao cho tại khoảng bước sóng đó các đối tượng
có độ phản xạ phổ là dễ phân biệt nhất và ở những khoảng nằm trong bước sóng
này sự hấp thụ của khí quyển là nhỏ nhất.
Dải phổ sử dụng trong viễn thám bắt đầu từ vùng cực tím (0,3µm - 0,4µm),
vùng ánh sáng nhìn thấy (0,4µm - 0,7µm), đến vùng gần sóng ngắn và hồng
ngoại nhiệt. Trong tất cả tài liệu cơ sở về viễn thám, theo bước sóng sử dụng,
công nghệ viễn thám có thể chia làm ba nhóm chính:
1. Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại
2. Viễn thám hồng ngoại nhiệt
6


3. Viễn thám siêu cao tần
Các loại sóng điện từ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ví dụ
như: Tia Gamma - Y tế và hạt nhân; Vùng nhìn thấy - Cho các phân tích bằng

mắt; Hồng ngoại - Phân biệt thảm thực vật; Nhiệt - Lửa cháy, nhiệt độ mặt
nước; Sóng ngắn - Mặt đất, mặt nước.
1.3. Đặc trưng phản xạ phổ của một số đối tượng tự nhiên
1.3.1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu đặc trưng phản xạ phổ đối
với tư liệu viễn thám

Đặc điểm phản xạ phổ của các đối tượng trên bề mặt Trái Đất là thông số
quan trọng nhất trong viễn thám. Độ phản xạ phổ được tính theo công thức:
ER (λ)
ρ(λ)= -------- =
E0 (λ)

Năng lượng của bước sóng λ phản xạ từ đối tượng
----------------------------------------------------------------- x 100
Năng lượng của bước sóng λ rơi vào đối tượng

ρ là độ phản xạ phổ, đó là tỷ lệ % của năng lượng rơi xuống và được phản
xạ trở lại
Do các thông tin viễn thám có liên quan trực tiếp đến năng lượng phản xạ
từ các đối tượng, nên việc nghiên cứu các tính chất quang học (chủ yếu là đặc
trưng phản xạ phổ) của các đối tượng tự nhiên đóng vai trò hết sức quan trọng
đối với việc ứng dụng có hiệu quả phương pháp viễn thám. Phần lớn các phương
pháp ứng dụng viễn thám được sử dụng hiện nay đều có liên quan trực tiếp hoặc
gián tiếp với việc nghiên cứu các đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng hay
nhóm đối tượng nghiên cứu. Các thiết bị ghi nhận, các loại phim chuyên dụng
với độ nhạy cảm phổ phù hợp đã được chế tạo dựa trên kết quả nghiên cứu về
quy luật phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên.
Trong lĩnh vực viễn thám, kết quả của việc giải đoán các thông tin phụ
thuộc rất nhiều vào sự hiểu biết mối tương quan giữa đặc trưng phản xạ phổ, bản
chất và trạng thái các đối tượng tự nhiên. Những thông tin về đặc trưng phản xạ

phổ sẽ cho phép các nhà chuyên môn chọn các kênh ảnh tối ưu chứa nhiều thông
tin nhất về đối tượng được nghiên cứu, đồng thời đó cũng là cơ sở dữ liệu viễn
thám để phân tích nghiên cứu các tính chất của đối tượng địa lý, tiến tới phân
loại các đối tượng đó.
1.3.2. Đặc tính phản xạ phổ của một số nhóm đối tượng tự nhiên

* Đặc tính phổ phản xạ của thực vật
Lớp phủ thực vật là đối tượng được quan tâm nhiều bởi chiếm đa số diện
tích bề mặt tự nhiên. Khả năng phản xạ phổ của thực vật xanh là dấu hiệu đặc
trưng thay đổi theo bước sóng. Trong vùng ánh sáng nhìn thấy các sắc tố của lá
7


cây ảnh hưởng đến đặc tính phản xạ phổ của nó, đặc biệt là chất Clorophin,
ngoài ra còn một số sắc tố khác cũng góp phần tạo nên phản xạ phổ của thực vật.
Nhìn chung, sự khác nhau về đặc trưng phản xạ phổ ở thực vật được xác
định bởi các yếu tố cấu tạo trong và ngoài của lá cây, tác động của ngoại cảnh
(điều kiện sinh trưởng, điều kiện chiếu sáng, thời tiết...) song đặc trưng phản xạ
phổ của lớp phủ thực vật vẫn có một quy luật chung: phản xạ mạnh ở vùng sóng
xanh (510- 575 µm) và hồng ngoại gần (>720 µm), hấp thụ mạnh ở vùng sóng
xanh tím (390- 480 µm) và sóng đỏ (680-720 µm). Đặc tính phản xạ của lá cây
được chi phối bởi các tế bào diệp lục (Clorophil) có trong cấu trúc lá. Hàm
lượng diệp lục tố sẽ biến đổi tuỳ thuộc vào tình trạng của lá cây (non hay già,
khoẻ mạnh hay sâu bệnh).
Ngoài ra, còn có sự khác nhau tương đối rõ về khả năng phản xạ phổ giữa
những nhóm cây có khả năng chịu nước khác nhau (cây chịu nước, cây trung
sinh, cây chịu hạn...), đặc biệt ở vùng hồng ngoại.
* Đặc tính phổ phản xạ của thổ nhưỡng
Trên hình đường cong biểu diễn đặc trưng phản xạ của thổ nhưỡng đơn
giản hơn so với đặc trưng phản xạ phổ của lớp phủ thực vật, tăng dần khả năng

phản xạ phổ với độ dài bước sóng đặc biệt ở vùng cận hồng ngoại và hồng
ngoại.
Trong thực tế nghiên cứu, trong đa số các trường hợp các đối tượng thực
vật và đất kết hợp với nhau tạo thành một đối tượng tổ hợp. Trong vùng ánh
sáng nhìn thấy, đất thường có hệ số phản xạ cao hơn thực vật.
* Đặc tính phổ phản xạ của nước
Khả năng phản xạ phổ của nước phụ thuộc chủ yếu vào tính chất của nước
và hàm lượng các vật chất lơ lửng, Nước bẩn chứa nhiều tạp chất phản xạ mạnh
hơn so với nước sạch, nhất là vùng dải sóng đỏ.
Nước trong chỉ phản xạ mạnh ở vùng sóng ngắn Blue, yếu dần khi sang
vùng Green và triệt tiêu ở cuối dải sóng đỏ. Khi nước bị đục, khả năng phản xạ
tăng lên do ảnh hưởng của sự tán xạ bởi vật chất lơ lửng. Sự thay đổi về tính
chất của nước (độ mặn, độ đục, độ sâu...) 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.

8


CHƯƠNG II: CÁC ỨNG DỤNG CỦA VIỄN THÁM TRONG
CÔNG TÁC BẢN ĐỒ
Trong quá trình khai thác nguồn tư liệu ảnh viễn thám một điều rất quan
trọng và cần thiết mà người sử dụng cần quan tâm đó là khả năng thông tin của
ảnh viễn thám. Theo báo cáo của hội nghị quốc tế về Các hệ thống viễn thám và
bản đồ của ISPRS (Hội Đo vẽ ảnh và Viễn thám quốc tê) đã xác định các yêu
cầu đối với ảnh vệ tinh để thành lập bản đồ.
Các yêu cầu đó có thể chia làm 3 nhóm tiêu chuẩn:
1- Độ chính xác về mặt phẳng
2- Độ chính xác xác định độ cao
3- Khả năng nhận biết (Konecny 1998)

Về độ chính xác mặt phẳng: Theo tiêu chuẩn bản đồ của Mỹ, độ chính xác
mặt phẳng phải tương đương ±0,2mm trên bản đồ. Như vậy ta sẽ có bảng tương
quan sau giữa tỷ lệ bản đồ thành lập và độ chính xác về mặt phẳng (tính trên
thực địa)

Về độ chính xác xác định độ cao: Hạn sai phụ thuộc vào góc nghiêng địa
hình. Theo tiêu chuẩn Mỹ và Châu Âu người ta chấp nhận bằng 0,2 khoảng cao
đều đường đồng mức. Hạn sai này không phụ thuộc vào việc đường đồng mức
được đo vẽ trực tiếp trên máy đo vẽ giải tích hay được nội suy từ mô hình số độ
cao (DEM).

9


Về khả năng nhận biết của ảnh vệ tinh: Trước kia người ta dựa vào tiêu
chuẩn quan hệ giữa độ tương phản và độ xám ảnh được xác định bằng đơn vị số
đường phân biệt trên 1mm. Ngày nay tiêu chuẩn này tương đương với 2 đến 5
pixel ở tỷ lệ ảnh.
Như vậy có thể thấy trên thực tế với khả năng của ảnh vệ tinh hiện có trên
thị trường, có nhiều loại ảnh vệ tinh đáp ứng được yêu cầu thành lập bản đồ tỷ lệ
với 1:25.000 thậm chí 1:10.000 như ảnh phân giải siêu cao. Tuy nhiên với quy
định tiêu chuẩn của quốc tế, và tiêu chuẩn của Việt Nam thì hiện có một số loại
ảnh vệ tinh đáp ứng được độ chính xác đo vẽ địa hình. Bởi vì giữa dung lượng
thông tin trên bản đồ và dung lượng thông tin trên ảnh có mốit quan hệ chặt chẽ
với nhau. Đặc biệt là việc dựa vào ảnh vệ tinh để thành lập bản đồ thì mức độ
thông tin trên bản đồ phụ thuộc trực tiếp vào mức độ thông tin của ảnh. Với ảnh
số mối liên hệ này thể hiện thông qua độ lớn pixel thực địa của ảnh và tỷ lệ của
bản đồ. Giá trị pixel càng nhỏ thì dụng lượng thông tin trên ảnh càng lớn và do
đó lượng thông tin mang lại trên bản đồ càng phong phú.
2.1. Ứng dụng trong việc thành lập bản đồ địa hình

Năm 2002 Trung tâm Viễn thám có đề tài nghiên cứu khoa học “Đo vẽ địa
hình 1:50.000 bằng ảnh về tinh” và đã thử nghiệm đo vẽ địa hình bản đồ tỷ lệ
1:50.000 bằng ảnh vệ tinh lập thể SPOT4.
Việc đo vẽ ảnh lập thể cần phải có 2 cặp ảnh chụp tại cùng một vị trí điều
này vệ tinh SPOT thực hiện được bằng cách có thể chụp ảnh từ 2 quĩ đạo khác
nhau hay nghiêng ống kính ở cùng một quĩ đạo.

10


Dựa vào các phần mềm, trang thiết bị sẵn có hiện tại Trung tâm Viến thám
tiến hành thành lập bản đồ địa hình bằng ảnh vệ tinh trên trạm Socet Set được
thực hiện như qui trình công nghệ sau:
Chuẩn bị tư liệu

Đo khống chế ảnh
bằng GPS

Tăng dày ảnh

Đo vẽ địa hình

Thành lập bản đồ
trực ảnh

Đo vẽ giao thông,
thủy hệ

Điều vẽ ảnh

Vẽ các file dân cư,
thực vật

Biên tập bản đồ

Xuất số, in bản
đồ
Kiểm tra nghiệm
thu, ghi CD

Giao nộp sản phẩm

11


Công đoạn quan trọng và khó khăn của quá trình thành lập bản đồ địa hình
là khâu đo vẽ địa hình. Quá trình đo vẽ địa hình bằng ảnh vệ tinh được thực hiện
như sau:
Nhập ảnh

Xây dụng mô
hình lập thể

Công cụ đo vẽ lập thể và
DTM

Công cụ chỉnh sửa
DTM

Công cụ biên tập

File kết quả
vector
Để việc đo vẽ địa hình được chính xác thì kết quả tăng dày cặp ảnh lập thể
là rất quan trọng. Trên thực tế ở những khu vực mà Trung tâm Viễn thám đã tiến
hành đo vẽ thử để đảm bảo triệt tiêu thị sai ngang trên ảnh SPOT 10m thì số
lượng điểm chung trên cả hai ảnh lên đến 200 điểm. Khi đó khả năng nhìn lập
thể sẽ tốt hơn.
Việc đo vẽ địa hình cũng có thể tiến hành bằng việc nội suy tự động hay đo
vẽ thủ công bằng tay. Nội suy địa hình tự động thì kết quả cho ta không được
chính xác lắm nhưng lại có lợi về mặt thời gian, còn nếu đo vẽ địa hình bằng tay
thì có độ chính xác cao nhưng lại mất rất nhiều thời gian và công sức( Kết quả
so sánh với bản đồ dược thành lập băng ảnh hàng không). Do vậy việc kết hợp
vừa đo vẽ địa hình bằng tay với nội suy bình độ tự động cho ta kết quả vừa
chính xác và thời gian cũng được rút ngắn đi rất nhiều.

12


Ảnh nổi 3D dược nhìn bằng kính xanh đỏ

13


Kết hợp đo vẽ địa hình bằng tay và nội suy tự động được úp lên bản đồ đo vẽ bằng
ảnh hàng không để so sánh

Công đoạn tiếp theo là đo vẽ thuỷ hệ, giao thông trên trạm ảnh số

Kết hợp với bình đồ ảnh đã được in ra đi điều vẽ bổ sung ngoại nghiệp các

yếu tố địa vật, các yếu tố mới phát sinh mà không có trên ảnh. Tiến hành số hóa
các yếu tố địa vật bằng phần mềm MicroStation, Irasc và biên tập cắt mảnh bản
đồ. Cuối cùng là kiểm tra sửa chữa, ghi CD và giao nộp thành quả.

14


2.2. Ứng dụng trong việc thành lập bản đồ trực ảnh vệ tinh
Bản đồ trực ảnh gồm có các nội dung sau: Nền ảnh vệ tinh được xử lý theo
tổ hợp màu tự nhiên, được nắn chỉnh theo một hệ tọa độ xác định đã loại trừ ảnh
hưởng của biến dạng hình ảnh do chenh cao địa hình gây ra, và một số yếu tố
nội dung của bản đồ địa hình dạng số (cơ sở số học, địa hình, thuỷ văn, ranh
giới, một số đường giao thông...).
Quá trình thành lập bản đồ trực ảnh được thực hiện theo sơ đồ công nghệ
sau:
Công tác chuẩn bị

Chọn dữ liệu
ảnh vệ tinh

Đo khống chế
ảnh bằng GPS

Lập mô hình số
độ cao từ BĐ
số

Thu thập và xử
lý bản đồ số

Nhập điểm nắn, tính
toán mô hình vật lý

Nắn ảnh, ghép cảnh,
cắt mảnh

Xử lý phổ

Chập file số địa
hình lên ảnh số

Trộn file vector
và ảnh
Xuất file, in
bản đồ trực ảnh
Kiểm tra nghiệm
thu, ghi CD

15
Giao nộp sản phẩm


Quá trình thành lập bình đồ ảnh vệ tinh là khâu quan trọng nhất trong việc
thành lập bản đồ trực ảnh, quá trình đó được thực hiện qua các bước:
- Lập mô hình số độ cao (DEM)
- Nhập dữ liệu ảnh số
- Khống chế ảnh mặt phẳng (bao gồm cả việc đo điểm khống bằng GPS và
cả theo các điểm được chọn trên bản đồ)
- Tính toán mô hình vật lý
- Nắn ảnh, ghép ảnh và cắt mảnh bình đồ ảnh

- Xử lý phổ
- Kiểm tra- nghiệm thu sản phẩm.
Để có được các bình đồ ảnh vệ tinh đảm bảo độ chính xác, ở đây áp dụng
nghuyên lý nắn chỉnh hình học và dựa trên cơ sở các mô hình toán học để nắn
chỉnh ảnh vệ tinh, sử dụng mô hình toán học thích hợp còn tuỳ theo yêu cầu cụ
thể để nắn chỉnh ảnh. Để đảm bảo độ chính xác của giá trị điểm ảnh đạt hạn sai
trong qui phạm quá trình nắn ảnh vệ tinh nhất thiết phải sử dụng mô hình số độ
cao (DEM). Trường hợp không dung DEM chỉ áp dụng ở những vùng địa hình
bằng phẳng có chênh cao <50m đối với ảnh có đọ phân giải cao đồng thời tăng
cường chọn điểm khống chế ảnh.
Bình đồ ảnh vệ tinh sau khi được nắn chỉnh về đúng hệ toạ độ được tiến
hành cắt mảnh. Sau đó được trộn lẫn với file vector số của bản đồ. Các yếu tố
này được lựa chọn để thể hiện trên bình đồ ảnh vì thể hiện ảnh vệ tinh là chủ
yếu. Qua trình trộn ảnh vệ tinh và file vector số được thực hiện bằng phần mêm
MicroStation và một số phần mềm phun trợ khác trước khi xuất ra file ảnh để in.
Một điều cần lưu ý khi tiến hành chập file số của bản đồ địa hình lên ảnh vệ
tinh cần đổi màu một số yếu tố để tránh nhầm lẫn với tông ảnh.
Sản phẩm của bản đồ trực ảnh được trình bày như hình sau:

16


2.3. Ứng dụng trong việc hiện chỉnh bản đồ địa hình
Từ thử nghiệm ban đầu trong việc sử dụng ảnh đa phổ chụp từ máy bay để
hiện chỉnh bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 25.000 khu vực Thủ Đức (TP. Hồ Chí Minh)
năm 1980-1982, đến việc sử dụng các loại ảnh vệ tinh có độ phân giải khác nhau
để hiện chỉnh và thành lập bản đồ địa hình ở nhiều tỷ lệ. Hiện nay Trung tâm
Viễn thám Quốc gia là một đơn vị duy nhất trong Bộ Tài nguyên và Môi trường
được giao nhiệm vụ hàng năm để hiện chỉnh bản đồ địa hình bằng ảnh vệ tinh.
Việc sử dụng ảnh vệ tinh để hiện chỉnh bản đồ địa hình được thực hiện

bằng các phương pháp như sau:
- Phương pháp tương tự
- Phương pháp số
- Phương pháp số kết hợp với phương pháp tương tự
17


Với phương tiện kỹ thuật hiện đại hiện nay phương pháp số kết hợp với
phương pháp tương tự được áp dụng trong sản xuất. Quá trình hiện chỉnh bản đồ
địa hình được thực hiện theo sơ đồ công nghệ sau:
Công tác chuẩn bị và lập LCKT-KT
(Thu thập, đánh giá và hệ thống hoá tư liệu; Nghiên cứu đặc điểm địa lý khu hiện chỉnh và đánh
giá bản đồ cần hiện chỉnh ở ngoài thực địa; In bản đồ địa hình cần hiện chỉnh; Lập LCKT-KT)
Thành lập bình đồ ảnh vệ tinh
(Nhập ảnh số, nắn ảnh, ghép ảnh và cắt mảnh bình đồ ảnh; Xử lý phổ, trình bày khung
bình đồ ảnh;Xuất file ảnh; In bình đồ ảnh)
Điều vẽ ảnh (nội nghiệp, ngoại nghiệp)

Quét, nắn bình đồ ảnh đã điều vẽ
Thành lập bản đồ gốc hiện chỉnh dạng số vector
(Chập bản đồ số vector cũ lên ảnh quét bản đồ hiện chỉnh mới hoặc ảnh quét tử
bình đồ ảnh đã điều vẽ; Bỏ những yếu tố không còn tồn tại trên thực tế và số hoá
bổ sung nội dung mới hoặc đã thay đổi; Biên tập bản đồ số)

Kiểm tra , nghiệm thu các cấp

Giao nộp sản phẩm

Việc hiện chỉnh bản đồ có thể tiến hành bằng cách sử dụng các tấm ảnh vệ
tinh riêng biệt đã nắn chỉnh hay bình đồ ảnh đồ ảnh đã nắn chỉnh về lưới chiếu

bản đồ cần hiện chỉnh. Điểm khác nhau cơ bản của phương pháp hiện chỉnh bản
đồ với việc sử dụng ảnh vệ tinh so với phương pháp hiện chỉnh bản đổ sử dụng
ảnh hàng không là do đặc điểm của việc giải đoán ảnh vũ trụ, do công tác tăng
dày lưới mặt phẳng độ cao và do phương pháp nắn chỉnh ảnh. Cần lưu ý rằng
khi hiện chỉnh bản đồ bằng ảnh hàng không do diện tích khu đo chụp được trên
một tấm ảnh nhỏ nên toạ độ vuông góc ảnh không khác nhiều với hệ toạ độ
vuông góc trên bản đồ nên việc chuyển địa vật đã giải đoán từ ảnh lên bản đồ
khá đơn giản. Trong khi đó phương pháp hiện chỉnh bản đồ có sử dụng ảnh vệ
tinh do diện tích khu đo chụp được trên một tấm ảnh khá lớn nên tọa độ trên ảnh
khác biệt nhiều so với toạ độ trên bản đồ, nên việc chuyển các địa vật đã giải
đoán lên bản đồ phải thực hiện theo ảnh đã nắn chỉnh về lưới chiếu bản đồ cần
hiện chỉnh.
18


Ảnh vệ tinh dùng để hiện chỉnh bản đồ phải chụp trước thời điểm hiện
chỉnh không quá 1 năm đối với bản đồ 1:10.000, 2 năm đối với bản đồ 1:25.000,
3 năm đối với bản đồ 1:50.000 và 1:100.000.
Hiện chỉnh bản đồ địa hình từ ảnh vệ tinh cũng có các công đoạn thành lập
bình đồ ảnh vệ tinh. Công đoạn này cũng tương tự như ở phần trước. Mục đích
của việc in bình đồ ảnh vệ tinh chỉ để phục vụ cho công tác điều vẽ ngoại nghiệp
và kiểm tra nghiệm thu sản phẩm cuối cùng. Còn với phương tiện và trang thiết
bị như hiện nay thì công đoạn điều vẽ ảnh nội nghiệp đều dựa trên file bản đồ số
và ảnh số.
Công việc điều vẽ được tiến hành theo 2 bước là điều vẽ nội nghiệp và điều
vẽ điều tra bổ sung ngoại nghiệp.
- Điều vẽ nội nghiệp được tiến hành theo cách chập file bản đồ số lên ảnh
vệ tinh số để rà soát các yếu tố nội dung bản đồ đã thay đổi. Các yếu tố đã thay
đổi không còn tồn tại trên ảnh tiến hành xóa bỏ trên file số và bổ xung các yếu
tố mới xuất hiện trên ảnh vào file số.

- Điều vẽ ngoại nghiệp được tiến hành trên cơ sở cần xác minh làm rõ hoặc
điều vẽ bổ sung cho các yếu tố nội dung còn nghi ngờ hoặc chưa xác định được
khi điều vẽ nội nghiệp. Ngoài ra, còn phải tiến hành thu thập các thông tin
chuyên ngành ở tại các địa phương về các yếu tố không có trên ảnh như địa
danh, địa giới, các tính chất của đường giao thông của thủy hệ, mạng lưới đường
dây điện...
- Kết quả điều vẽ được ghi nhận trực tiếp trên các bình đồ ảnh vệ tinh và
trên bản đồ địa hình cùng ở tỷ lệ. Trên bình đồ ảnh được vẽ mới các yếu tố nội
dung của bản đồ đã thay đổi về hình dáng, cấp hạng và ghi chú các đặc trưng
thuộc tính của các đối tượng hoặc tên địa danh mới có. Khi vẽ mới cần thể hiện
đúng vị trí tương quan của địa vật cần chỉnh sửa so với các địa vật khác ở xung
quanh.
Sau khi đã có kết quả điều vẽ ngoại nghiệp bình đồ ảnh này sẽ được quét,
nắn và số hóa các nội dung được ghi nhận trên bình đồ ảnh. Biên tập, kiểm tra
sửa chữa, ghi CD và in bản đồ thành quả là những công đoạn cuối cùng của việc
hiện chỉnh bản đồ địa hình. Kết quả đuợc minh họa bằng hình dưới đây:

19


Bản đồ trước khi hiện chỉnh

20


Bình đồ ảnh vệ tinh đã được điều vẽ ngoại nghiệp

Bản đồ sau khi đã hiện chỉnh

Có thể khẳng định rằng, công nghệ hiện chỉnh bản đồ địa hình bằng tư liệu

ảnh viễn thám đã thực hiện thành công ở Việt Nam và đã góp phần không nhỏ
vào việc đáp ứng kịp thời về tài liệu bản đồ địa hình cho các nhu cầu sử dụng
của các ngành và các địa phương.
2.4. Ứng dụng trong việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và phục
vụ công tác điều tra, kiểm kê hiện trạng sử dụng đất
Để phục vụ cho công tác quản lý đất đai của các cấp cũng như nhu cầu sử
dụng bản đồ hiện trạng sử dụng đất của các ngành. Cứ 5 năm một lần Bộ Tài
nguyên và Môi trường có tổ chức tiến hành kiểm kê đất và trên cơ sở đó cũng
thành lập luôn bản đồ hiện trạng sử dụng đất và qua các thời kỳ khác nhau có
thể thành lập luôn bản đồ biến động đất, bản đồ qui hoạch đất.
- Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ thể hiện sự phân bố các loại đất
tại một thời điểm xác định, nội dung của nó phản ánh hiện trạng đất tại thời
điểm thành lập. Các loại đất trong bản đồ hiện trạng sử dụng đất được phân loại
theo mục đích sử dụng và thực trạng bề mặt. Chúng được biểu thị dưới dạng
khoanh đất có đường ranh giới khép kín theo ký hiệu qui ước, kèm theo ghi chú
tên loại đất.
Nội dung của bản đồ hiện trạng sử dụng đất gồm:
21


- Các yếu tố nội dung cơ sở địa lý: Dáng đất, thuỷ hệ và các đối tượng liên
quan, hệ thống giao thông và các đối tượng liên quan, địa giới hành chính, cơ sở
số học, các điểm địa vật độc lập quan trọng có tính định hướng và các công trình
kinh tế, văn hoá - xã hội, ghi chú địa danh và các ghi chú cần thiết khác.
- Các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất: Khoanh đất theo mục đích sử
dụng, khoanh đất theo thực trạng bề mặt, ranh giới các khu vực đất theo chức
năng làm khu dân cư nông thôn, khu đô thị, khu công nghệ cao, khu kinh tế, khu
dịch vụ và các công trình, dự án; ranh giới các nông trường, lâm trường…
Các bước thành lập bản đồ bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng ảnh vệ tinh
được tiến hành như sau:

Bước 1: Điều tra, thu thập, đánh giá và xử lý tài liệu;
Bước 2: Đo khống chế ảnh vệ tinh, lập mô hình số địa hình, nắn ghép ảnh,
cắt mảnh, xử lý phổ và in bình đồ ảnh;
Bước 3: Khoanh vẽ các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất lên bình đồ
ảnh vệ tinh, kiểm tra đối soát ngoài thực địa;
Bước 4: Quét bình đồ ảnh vệ tinh đã được khoanh vẽ đầy đủ các khoanh vi
đất, số hóa nội dung bản đồ từ ảnh điều vẽ;
Bước 4: Biên tập, tính toán thống kê, tổng hợp số liệu, trình bầy bố cục, in
bản đồ hiện trạng sử dụng đất, kiểm tra nghiệm thu, ghi CD và giao nộp thành
quả;

22


Số hóa trên ảnh điều vẽ đã được nắn

Số hóa bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng phần mềm MicroStation

Sản phẩm bản đồ hiện trạng sử dụng đất

23


2.5. Ứng dụng trong việc thành lập bản đồ đất ngập nước
Ảnh vệ tinh phản ảnh thực trạng bề mặt đất ở thời điểm chụp ảnh với độ
chính xác và tính khách quan cao, trên ảnh vệ tinh đã thể hiện trực tiếp nhiều
loại hình sử dụng đất. Để nhận diện và phân tích các đối tượng trên bề mặt,
thông tin quan trọng nhất của viễn thám chính là thông tin về phổ phản xạ. Đất
ngập nước thực chất là một loại đối tượng tự nhiên thuộc lớp phủ bề mặt nên nó
cũng tuân theo những quy luật phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên. Do đó,

sử dụng ảnh viễn thám chúng ta hoàn toàn có thể tiến hành nghiên cứu chúng
thông qua đặc tính phản xạ phổ của từng loại hình đất ngập nước được thể hiện
trên ảnh. Vì vậy, có thể coi ảnh vệ tinh là tư liệu và công cụ hữu hiệu để xác
định phạm vi phân bố các loại hình đất ngập nước.
Từ hệ thống phân loại đất ngập nước Việt Nam, có thể đưa ra hai nhóm đối
tượng có mức độ khai thác được trên ảnh vệ tinh như sau:
(1) Nhóm các đối tượng dễ xác định được trên ảnh
(2) Nhóm các đối tượng xác định được trên ảnh nhưng phải có tài liệu khác
hỗ trợ và điều tra bổ sung ngoài thực địa.
Ảnh vệ tinh SPOT5 có độ phân giải cao, thể hiện khá chi tiết các đối tượng
trên mặt đất tại thời điểm chụp ảnh.
Thông tin khai thác được trên ảnh vệ tinh phụ thuộc rất nhiều vào độ phân
giải của ảnh (độ phân giải không gian, độ phân giải phổ). Vì vậy khi xây dựng
các chỉ tiêu phân loại cũng như chọn tỷ lệ bản đồ, việc đầu tiên là phải đánh giá
tư liệu ảnh. Với ảnh vệ tinh độ phân giải cao (1-5m) và siêu cao (dưới 1m) cho
phép thành lập các bản đồ đất ngập nước ở tỷ lệ 1:10.000 và nhỏ hơn, đối với
ảnh vệ tinh độ phân giải trung bình (5-20m) có thể thành lập được các bản đồ ở
tỷ lệ 1:50.000 - 1:25.000 và nhỏ hơn. Còn với ảnh vệ tinh có độ phân giải thấp
(>20m) thì chỉ có thể thành lập được các bản đồ ở tỷ lệ 1:100.000 và nhỏ hơn.
Việc giải đoán ảnh hay còn gọi là điều vẽ, suy giải ảnh là việc “đọc” ảnh
thông qua các dấu hiệu trực tiếp có trên ảnh hoặc các dấu hiệu gián tiếp (dấu
hiệu chỉ định) để suy diễn. Các dấu hiệu trực tiếp bao gồm dấu hiệu về màu sắc,
cấu trúc, diện mạo và mật độ ảnh; dấu hiệu gián tiếp là các quy luật, đặc điểm
phân bố, điều kiện sinh thái về các mối quan hệ tương hỗ giữa các đối tượng.
Quy trình thành lập bản đồ đất ngập nước từ ảnh vệ tinh được trình bày như
sau :

24

Bản đồ số

Ảnh số viễn thám

Xử lý ảnh

Chọn vùng mẫu

Phân loại tự động
Tài liệu tham khảo
Đánh giá kết quả

Chỉnh sửa

Biên tập, thành lập
bản đồ nền

Chuyển dạng vectơ

Biên tập, thành lập bản đồ đất ngập nước

Lưu trữ và in bản đồ kết quả

Trong phần mềm ENVI ảnh được hiệu chỉnh phổ, nắn chỉnh hình học, cắt
ghép lập bình đồ. Tiến hành biến đổi và tăng cường chất lượng hình ảnh. Sau đó
phân loại ảnh bằng phương pháp phân loại có mẫu kiểm định Maximum
Likelihood. Với phương pháp phân loại này mỗi pixel được tính xác suất thuộc
vào một lớp mà xác suất thuộc vào lớp đó là lớn nhất.
Nhưng trước khi phân loại ta cần phải chọn mẫu giải đoán ảnh, việc chọn
mẫu giải đoán ảnh dựa trên phổ phản xạ của lớp phủ bề mặt, kết quả khảo sát

thực địa và các loại bản đồ tài liệu được thành lập trước đó. Đây là công đoạn
quan trọng nhất của quá trình phân loại.
25