Ứng dụng viễn thám nghiên cứu quá trình đô thị hóa quận tây hồ, hà nội từ các bề mặt không thấm

Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

LỜI CẢM ƠN
Được sự phân công của Khoa Trắc địa Trường đại học Mỏ - Địa chất, sự
đồng ý của Giáo viên ThS. Lê Thị Thu Hà sinh viên đã thực hiện đề tài “Ứng dụng
viễn thám nghiên cứu quá trình đô thị hóa quận Tây Hồ, Hà Nội từ các bề mặt
không thấm”
Trong suốt quá trình thự hiện đề tài sinh viên xin chân thành cảm ơn sự giúp
đỡ của các cán bộ thuộc phòng Công nghệ Viễn thám, GIS & GPS thuộc viện Công
nghệ vũ trụ Việt Nam.
Xin chân thành cảm ơn Giáo viên hướng dẫn ThS. Lê Thị Thu Hà, cùng các
thầy cô trong Bộ môn trắc địa Mỏ đã giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình học tập
cũng như thời gian thực hiện đồ án.
Mặc dù sinh viên đã cố gắng thực hiện đồ án một cách hoàn chỉnh nhất
nhưng do thời gian thực hiện có hạn, hạn chế trong việc tiếp cận với thực tế sản
xuất cũng như hạn chế về kiến thức cũng như kinh nghiệm chuyên môn nên không
thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Sinh viên rất mong nhận được sự đóng
góp của quý Thầy, Cô giáo và các bạn sinh viên để đồ án của tôi hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 10 tháng 6 năm 2015
Sinh viên

Trịnh Thị Kim Thoa

SV: Trịnh Thị Kim Thoa

i

Lớp: Trắc Địa Mỏ-Công Trình K55


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

MỤC LỤC

SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

ii

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

DANH MỤC HÌNH VẼ

SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

iii

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

DANH MỤC BẢNG BIỂU

SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

iv

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cùng với sự phát triển đi lên của xã hội, tốc độ đô thị hóa ngày càng mạnh mẽ
tiêu biểu tại các thành phố lớn của Việt Nam như: Hà Nội, Hồ Chí Minh…Thúc đẩy
sự phát triển về kinh tế, xã hội cũng như nâng cao đời sống của mỗi người dân. Nhưng
đồng thời dưới tác động của đô thị hóa, môi trường đô thị cũng phải chịu nhiều áp lực

về mặt thay đổi sinh thái cảnh quan cũng như gia tăng các vấn đề ô nhiễm. Tình trạng
bê tông hóa bề mặt đã tạo nên các mặt không thấm dẫn đến việc giảm và ngăn cản tốc
độ thấm nước của lớp bề mặt, làm cạn nguồn bổ xung nước dưới đất, tăng dòng chảy
tràn khiến ngập lụt thường xuyên xảy ra trong thành phố sau những cơn mưa lớn cũng
như những bề mặt này hấp thụ nhiệt tốt khiến cho thành phố trở nên càng oi bức và
ngột ngạt ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân. Việc theo dõi và quản lý sự phát
triển đô thị luôn là vấn đề đặt ra cho các nhà quản lý và quy hoạch sao cho đô thị phát
triển theo hướng bền vững đảm bảo an sinh cho dân cư đô thị.
Vấn đề đô thị và đô thị hóa đã được nghiên cứu từ lâu và hiện nay vẫn được
nghiên cứu trên thế giới, riêng Việt Nam chỉ mới được tập trung nghiên cứu từ giữa
thập niên 90. Việc theo dõi các yếu tố biến động theo thời gian và không gian đô thị
rất hữu ích cho các nhà quản lý và quy hoạch để vạch ra những chiến lược phát triển
đô thị thích hợp. Phương pháp truyền thống dựa vào các số liệu thống kê và các tài
liệu lưu trữ trên giấy không thể cung cấp một cách đầy đủ và kịp thời để người dùng
có thể phân tích trên bình diện rộng và trực quan. Trong khi đó dữ liệu viễn thám với
tính chất đa thời gian, phủ trùm diện tích rộng, đã cho phép con người có thể cập nhật
thông tin, tiến hành nghiên cứu một cách nhanh chóng, hiệu quả, tiết kiệm được thời
gian và công sức. Hiện nay, phương pháp viễn thám ngày càng tỏ ra ưu thế bởi khả
năng cập nhật thông tin và phân tích biến động một cách nhanh chóng bằng việc sử
dụng các phần mềm hỗ trợ chuyên dùng và dựa trên các phương pháp phân loại đối
tượng. Đặc biệt hiện nay việc đo đạc trắc lượng các đối tượng lớp phủ giúp chúng ta
xác định được cả những thay đổi về mặt cấu trúc cũng như hình thái của các đối tượng
(sự thay đổi về không gian, thời gian của cấu trúc không gian). Hiện nay nhiều nhà
nghiên cứu đã dùng những chỉ số này để nghiên cứu quá trình đô thị hóa tại nhiều
thành phố.
Trong những năm gần đây, mặt không thấm được biết đến như là chất chỉ thị
môi trường, là chìa khóa để nhận dạng quá trình đô thị hóa và cường độ phát triển đô
SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

1

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

thị cũng như ứng dụng cho phát triển đô thị bền vững và quy hoạch nguồn tài nguyên
thiên nhiên. Khái niệm mới về đặc tính không thấm bổ xung cho sự hiểu biết về đô thị
hóa truyền thống. Chúng được xem như là biến cơ sở để phân tích đánh giá các vấn đề
về phát triển đô thị.
Từ các lý do trên sinh viên đã lựa chọn đề tài: “Ứng dụng viễn thám nghiên cứu
quá trình đô thị hóa quận Tây Hồ, Hà Nội từ các bề mặt không thấm”.
2. Mục tiêu đề tài
Phân tích quá trình đô thị hóa ở quận Tây Hồ, Hà Nội dựa trên cơ sở chiết tách các
thông tin đặc tính bề mặt không thấm, xác định hiện trạng cũng như biến động các bề mặt
này từ ảnh vệ tinh bằng các phương pháp phân loại, đo đạc trắc lượng hình thái của các
đối tượng trên ảnh viễn thám.
3. Nhiệm vụ của đề tài
- Thu thập dữ liệu khu vực quận Tây Hồ (vị trí địa lý, tình hình kinh tế xã hội,
dân cư…)
- Thu thập tài liệu về bản đồ nền, ảnh viễn thám của khu vực quận Tây Hồ.
- Tổng quan các vấn đề chung về bề mặt không thấm cũng như những tác động
của bề mặt không thấm tới môi trường đô thị.
- Tổng quan về các phương pháp phân loại ảnh viễn thám hiện nay (đặc điểm,
ưu nhược điểm của từng phương pháp …)
- Thực nghiệm các phương pháp phân loại và kiểm chứng các kết quả phân loại.

- Xây dựng được bản đồ hiện trạng của các bề mặt không thấm trong giai đoạn
1999 – 2010.
- Phân tích trắc lượng hình thái và các nguyên nhân làm thay đổi trắc lượng
hình thái của bề mặt không thấm.
- Đánh giá, phân tích quá trình đô thị hóa từ việc xác định biến động bề mặt
không thấm khu vực quận Tây Hồ, Hà Nội giai đoạn 1999-2010.
4. Giới hạn đề tài
Phạm vi không gian: Giới hạn khu vực nghiên cứu là lãnh thổ hành chính quận
Tây Hồ, Hà Nội
Phạm vi thời gian: Từ năm 1999 đến năm 2010
5. Phương pháp nghiên cứu
Phân loại ảnh viễn thám bằng hai phương pháp: phân loại dựa trên pixel (sử
dụng phần mềm Envi 4.8), phân loại định hướng đối tượng (sử dụng phần mềm
eCognition 8.7).
Tích hợp các dữ liệu bản đồ, dữ liệu thống kê thu thập được giúp thành lập bản
đồ hiện trạng, biến động bề mặt không thấm giai đoạn 1999-2010.
Phân tích trắc lượng hình thái, cấu trúc lớp phủ bề mặt bằng Patch Analysis 5
(sử dụng phần mềm ArcGis 10).

SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

2

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

Kiểm tra thực địa, đối chiếu với dữ liệu ảnh có độ chính xác cao hơn tại cùng
thời điểm để kết quả thành lập bản đồ đạt độ chính xác cao.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ý nghĩa khoa học: Việc thực hiện đề tài nhằm kiểm chứng khả năng ưu việt của
phương pháp phân loại định hướng đối tượng trong nghiên cứu các đối tượng bề mặt
không thấm trong không gian đô thị. Chỉ ra vai trò của việc đo đạc trắc lượng lớp phủ
từ ảnh viễn thám trong nghiên cứu quá trình đô thị hóa.
Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả của đồ án cho ra những số liệu về hiện trạng các bề
mặt không thấm, bản đồ các số liệu biến động bề mặt không thấm khu vực quận Tây
Hồ. Đây là tài liệu hữu ích trong việc đánh giá quá trình đô thị hóa cũng như công
nghiệp hóa và cường độ phát triển đô thị giúp các nhà quản lý và quy hoạch có biện
pháp phù hợp cho phát triển đô thị bền vững và quy hoạch nguồn tài nguyên thiên
nhiên một cách hợp lý.
7. Bố cục đồ án
Đồ án bao gồm 5 phần:
Mở đầu
Chương 1: Các vấn đề chung về bề mặt không thấm trong không gian đô thị Hà
Nội
Chương 2: Tổng quan về viễn thám và phương pháp xác định các bề mặt không
thấm
Chương 3: Đánh giá quá trình đô thị hóa quận Tây Hồ, Hà Nội từ các bề mặt
không thấm
Kết luận, kiến nghị

SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

3

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

CHƯƠNG 1
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ BỀ MẶT KHÔNG THẤM TRONG KHÔNG GIAN
ĐÔ THỊ HÀ NỘI
1.1. Những vấn đề chung về bề mặt không thấm
1.1.1. Khái niệm, đặc điểm
Tính không thấm nước (gọi tắt là tính không thấm) là đơn vị vật lý được đặc
trưng bởi sự đóng kín bề mặt từ các vật liệu xây dựng và ngăn cản sự thẩm thấu nước
vào trong lòng đất (Barnes, Morgan và Roberge et al., 2001). Đây là yếu tố chỉ thị rất
hữu ích dùng để tính tác động của phát triển đất đai lên cảnh quan, tính chất này
thường được thể hiện dưới các dạng bề mặt không thấm.
Trong những năm gần đây, bề mặt không thấm được biết đến như là một chỉ số
chính để nhận dạng quá trình đô thị hóa và cường độ phát triển đô thị cũng như sự phát
triển đô thị bền vững và quy hoạch nguồn tài nguyên thiên nhiên. Dưới đây là một số
khái niệm định nghĩa về bề mặt không thấm.
Theo Dougherty et al.,2004 : “Bề mặt không thấm nước bao gồm các mái của
các tòa nhà, đường phố đường cao tốc, vỉa hè, bãi đỗ xe mà nước không thể xâm nhập,
trực tiếp ảnh hưởng đến lượng dòng chảy làm cho suối, hồ, ao và điểm bắt đầu ô
nhiễm và thẩm mỹ cảnh quan.”
“Bề mặt không thấm là bất kỳ bề mặt nào mà nước không thể xâm nhập vào
đất, chẳng hạn như đường giao thông, đường lái xe vào, vỉa hè, bãi đậu xe, mái nhà.
Trong những năm gần đây, bề mặt không thấm nước đã nổi lên không chỉ là một chỉ số

về mức độ đô thị hóa , mà còn là một chỉ số chính về chất lượng môi trường” theo
Arnold và Gibbons, 1996.
“Là những bề mặt không cho nước xâm nhập vào đất, bề mặt không thấm chủ
yếu là các loại hình phục vụ cho giao thông (đường phố, đường cao tốc, bãi đỗ xe, vỉa
hè). Và mái của các tòa nhà đại diện cho sự phát triển của cảnh quan.” theo civco et.
2002.
Như vậy từ các định nghĩa trên ta có thể thấy bề mặt không thấm là các bề mặt
cứng ngăn cản cũng như làm hạn chế sự xâm nhập của nước vào trong đất khiến cho
nước chảy tràn trên bề mặt với lượng rất lớn hoặc với tỷ lệ dòng chảy cao. Các mặt
không thấm là các mặt xây dựng như mái nhà, lối đi bộ, đường giao thông, bãi đỗ, kho
chứa được phủ bởi các vật liệu không thấm như nhựa đường, bê tông và đá.
SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

4

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

Quá trình đô thị hóa ở các thành phố thường liên quan đến các mặt không thấm,
bởi vì chúng liên quan đến quá trình bê tông hóa bề mặt. Các mặt không thấm đại diện
cho quá trình phát triển của cảnh quan. Nó bao gồm 2 thành phần chính là: bề mặt xây
dựng hạ tầng mái nhà, nơi chúng ta đang sống, các công trình công cộng, cửa hàng,
văn phòng làm việc và các hệ thống giao thông (đường bộ, vỉa hè, bãi đỗ xe). Hiện nay
diện tích bề mặt không thấm từ các thành phần giao thông cao hơn hẳn so với diện tích

bề mặt không thấm từ các mái nhà. Ví dụ: bề mặt không thấm liên quan đến giao
thông bao gồm 63-70% tổng diện tích không thấm tại cuộc khảo sát tại 11 khu dân cư,
thương mại và sinh sống của nhiều hộ gia đình (City of Olympia,1994). Thực trạng
này được thấy rõ nhất trong các khu vực ngoại thành và thể hiện sức mạnh về nhu cầu
đi lại của người dân. Trong hơn hai thập kỷ qua các thành phần vận tải ngày càng được
mở rộng.
Xét về góc độ sử dụng đất, chúng liên quan với các kiểu thực phủ đô thị và biến
động thực phủ. Do đó, mặt không thấm là tham số thích hợp cho việc xem xét quá
trình đô thị hóa của một khu vực.
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng ngưỡng giới hạn đối với sự ổn định của
một đô thị thuộc lưu vực sông và chất lượng môi trường sống ở khoảng 10% – 15%
đặc tính không thấm trong toàn lưu vực và đã đề nghị sơ đồ phân loại ngưỡng 3 cấp
cho tiềm năng chất lượng đô thị thuộc lưu vực dựa trên các mức độ của đặc tính không
thấm như sau (Arnold, Gibbons, 1996 và Schueler, 1994):
- Căng thẳng: diện tích mặt không thấm chiếm 1 – 10% tổng diện tích toàn lưu
vực
- Tác động: diện tích mặt không thấm chiếm 11 – 25% tổng diện tích toàn lưu
vực
- Suy thoái: diện tích mặt không thấm chiếm > 26% tổng diện tích toàn lưu vực
1.1.2. Các nguyên nhân và ảnh hưởng của quá trình biến động bề mặt không thấm
tới môi trường
- Các nguyên nhân gây gia tăng các bề mặt không thấm

Mặt không thấm là mặt nhân tạo, được xem là yếu tố chỉ thị về môi trường bởi
vì có liên quan đến việc xây dựng lên chúng. Quá trình đô thị hóa mở rộng không gian
đô thị ở Hà Nội nói riêng và trên cả nước nói chung dẫn đến sự gia tăng các bề mặt
không thấm. Dưới đây là một số nguyên nhân tiêu biểu dẫn đến sự gia tăng bề mặt
không thấm.
SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

5

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

Công nghiệp hóahiện đại hóa

Gia tăng
dân số
Gia tăng bề
mặt không
thấm

Gia tăng các công
trình công cộng

Phát triển
giao thông
Đô thị hóa, nông
thôn mới

Hình1.1: Sơ đồ các nguyên nhân chính làm biến động bề mặt không thấm
Sự gia tăng dân số dẫn đến nhu cầu về nhà ở của người dân tăng cao. Để đáp
ứng nhu cầu đó đòi hỏi việc phải xây dựng nhà ở, mở rộng các khu dân cư, các khu đô

thị. Việc xây dựng các khu dân cư, nhà ở cho người dân làm gia tăng các bề mặt không
thấm như bê tông, nhựa, sỏi, đá… Cùng với đó quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa
cũng góp phần không nhỏ trong việc gia tăng các bề mặt không thấm. Quá trình công
nghiệp hóa làm chuyển dịch nền cơ cấu kinh tế từ nông nghiệp sang công nghiệp và
dịch vụ đòi hỏi việc xây dựng cơ sở hạ tầng đáp ứng cho sự chuyển dịch cơ cấu kinh
tế. Làm cho các diện tích đất nông nghiệp như trồng lúa, rau màu, ao hồ… chuyển
thành đất phi nông nghiệp như: các nhà máy, khu công nghiệp, các công trình công
cộng... Khi quá trình công nghiệp hóa diễn ra cùng với sự gia tăng về dân số dẫn đến
yêu cầu mở rộng, phát triển các công trình giao thông đáp ứng nhu cầu đi lại của người
dân cũng như nhu cầu vận chuyển hàng hóa phục vụ sản xuất và kinh doanh. Các công
trình giao thông như đường xá, cầu cống hay các công trình phụ trợ như các bãi đỗ xe
góp phần gia tăng các bề mặt bê tông, nhựa đường. Tất cả những điều đó dẫn đến sự
chuyển dịch từ các bề mặt lớp phủ thấm nước tự nhiên thành các bề mặt không thấm
nước.
- Ảnh hưởng của quá trình biến động bề mặt không thấm đến môi trường đô thị.
Liên quan đến môi trường đô thị, tác động của các mặt không thấm đa dạng và
liên kết với nhau. Rất quan trọng và cần thiết khi xem xét các tác động này trong các
dự án tăng trưởng dân số và kiểm soát sự phát triển bành trướng đô thị, bảo vệ đất đai
nông nghiệp và các dự án môi trường tương tự khác. Sự gia tăng lên về diện tích các
bề mặt không thấm gây nên nhiều ảnh hưởng đến nhiều khía cạnh của môi trường như
cảnh quan, khí hậu đô thị và nguồn tài nguyên nước và ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc
sống của mỗi chúng ta. Chúng được thể hiện ở những điểm sau:
SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

6

Trắc địa Mỏ-Công trình

Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

Thay đổi về chất
lượng nước mặt

Sự thay đổi định
lượng nước mặt

Suy thoái, mất mát,
và chia cắt môi
trường sống

Gia tăng bề
mặt không
thấm

Thay đổi để cân đối
năng lượng địa
phương và vi khí hậu
(Tăng nhiệt độ đô thị)

Thay đổi sông
suối và cảnh quan
thẩm mỹ

Hình1.2: Sơ đồ các ảnh hưởng của bề mặt không thấm đến môi trường đô thị
Các bề mặt không thấm trực tiếp ảnh hưởng đến dòng chảy nước mưa và chất

lượng nước. Hơn nữa, các phản ứng nhiệt độ và đặc tính phản quang của bề mặt không
thấm được liên kết với "đảo nhiệt đô thị" có hiệu lực, mà ảnh hưởng đến cuộc sống và
sức khỏe con người vì những thay đổi trong dòng nhiệt hợp lý và nồng độ của ô nhiễm
không khí. Gia tăng bề mặt không thấm cũng dẫn đến sự thay đổi kịch tính về thẩm
mỹ của cảnh quan môi trường sống. Cho thấy sự thay đổi từ phong cảnh sống tự nhiên,
nông thôn thành các khu vực đô thị. Đây có thể là thước đo cho sự mở rộng, phát triển
đô thị.
Sự thay đổi của chu kỳ thủy văn địa phương và khu vực (các thay đổi định
lượng nước):
Sự phát triển các khu dân cư, thương mại, công nghiệp, và sử dụng đất phục vụ
giao thông vận tải, các chu kỳ thủy văn địa phương được thay đổi đáng kể. Sự thay đổi
về thời gian, chu kỳ, chiều cao của các dòng chảy là kết quả của sự gia tăng các bề mặt
không thấm. Ngoài ra, sự thay thế các thảm thực vật của bề mặt không thấm làm giảm
đáng kể mức bốc hơi nước trung bình hàng năm trên lưu vực sông. Ví dụ, người ta ước
tính rằng bằng cách thay thế rừng ở Đông Bắc Hoa Kỳ với 25 %, 50 % và 75 %. Bề
mặt không thấm sẽ tương ứng giảm lượng bốc hơi nước tiềm năng hàng năm 19%, 38
% và 59 % (Douglas, 1983). Ngoài ra các bề mặt không thấm còn có khả năng lưu trữ
và giữ nước. Nước bị giữ trong các khe, rãnh, và hố trên bề mặt không có sẵn cho
dòng chảy. Khi xuất hiện mưa, bão việc giảm thâm nhiễm do các bề mặt không thấm
dẫn đến khối lượng nước mưa lớn hơn và nhanh hơn dẫn đến các hiện tượng lũ lụt
thường xuyên hơn.
SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

7

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đồ án tốt

Tác động đến chất lượng nước:
Các bề mặt không thấm ngăn cả sự thâm nhập của nước vào trong đất dẫn đến
việc tích tụ lại của nước trong các khu vực trũng. Đồng thời trong đó cũng bao hàm
một lượng lớn các chất thải, hóa chất, các chất gây ô nhiễm môi trường(chất gây ô
nhiễm thông thường: chất dinh dưỡng, vi khuẩn, các chất hữu cơ. Hay như các kim
loại nặng và các chất độc hại khác như xăng dầu theo Clark, 1985; Whipple, 1977).
Khi mưa lớn các chất này cũng theo dòng chảy trên các bề mặt không thấm chảy ra
sông ngòi, kênh rạch, ao hồ dẫn đến việc ô nhiễm suy giảm sinh học, hóa học, và đặc
tính vật lý của các hồ, suối, và cửa sông tiếp nhận nước thải đô thị. Trên các tuyến
đường giao thông việc tích tụ một lượng lớn các chất hữu cơ như vật nuôi, chim, và
chất thải động vật, lá cây, cỏ xén, và rác thải. Các chất thải hữu cơ trong nước bị phân
hủy bởi vi khuẩn hiếu khí, trong đó sử dụng oxy tự do (O2). Khi quá mức vật liệu hữu
cơ có mặt trong nước, nhu cầu về đường hô hấp cho oxy bởi aerobic. Vi khuẩn có thể
nguy hiểm thấp hơn hoặc làm cạn kiệt oxy hòa tan mức, sau đó giết chết các loài cá và
các sinh vật khác.
Thay đổi cân bằng năng lượng và vi khí hậu:
Do sự phát triển thay đổi đất từ rừng, đồng cỏ, và đất canh tác sang thành các
bề mặt không thấm nước, cân bằng giữa năng lượng mặt trời bị hấp thụ ở bề mặt và
năng lượng trên mặt đất phản xạ cũng được thay đổi. Bức xạ mặt trời truyền đến bề
mặt trái đất được phản xạ, hấp thụ và chuyển hóa thành nhiệt hợp lý hoặc sử dụng
trong quá trình bốc hơi. Điều quan trọng cần lưu ý là không khí được làm nóng chủ
yếu bởi năng lượng tỏa ra khỏi bề mặt của trái đất và không phải bằng cách làm nóng
năng lượng mặt trời trực tiếp. Do đó vật liệu ảnh hưởng đến lượng phản xạ hoặc hấp
thụ, và cũng ảnh hưởng đến dòng chảy của nhiệt từ bề mặt vào khí quyển. Đổi lại, ảnh
hưởng của nhiệt độ và độ ẩm của không khí nằm phía trên. Việc chuyển đổi bề mặt
thấm qua bề mặt không thấm để làm thay đổi cân đối năng lượng địa phương thông

qua những thay đổi trong:
1. Các albedos của bề mặt
2. Năng lực nhiệt dung riêng và độ dẫn nhiệt của bề mặt
3. Tỷ lệ nhiệt hiện để ẩn nhiệt chảy ra từ bề mặt vào không khí (Oliver, 1973).
SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

8

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

Theo Strahler: "Các hiệu ứng nhiệt là chuyển đổi thành phố thành một sa mạc
nóng bỏng. Các chu kỳ nhiệt độ mùa hè gần vỉa hè của một thành phố có thể được gần
như là cực đoan như của một tầng sa mạc "(1975). Chất rắn là chất dẫn nhiệt tốt hơn
thường hơn chất lỏng và nhiều hơn nữa so với các loại khí. Bề mặt không thấm nước
đô thị dày đặc của bê tông, đá, và nhựa đường dẫn nhiệt hiệu quả hơn và hấp thụ nhiệt
nhiều hơn so với các bề mặt có thể qua được thay thế (Strahler, 1975; Douglas,
1983). Các hiệu ứng nhiệt của không thấm nước bề mặt đô thị là "mãnh liệt hơn ... một
tầng sa mạc cát" (Strahler, 1975). Những thay đổi này, cùng với một số ít các yếu tố
khác, đóng góp cho một hiện tượng được biết như là "hòn đảo nhiệt đô thị", mà ảnh
hưởng đến sức khỏe, chất lương cuộc sống của con người làm tăng nhu cầu năng
lượng để làm mát.
Làm thoái hóa, mất mát và phân mảnh môi trường sống:
Phát triển, đặc biệt là không gian phân tán các hình thức như một gia đình lớn

nhiều nhà ở, kết quả không chỉ với số lượng lớn hơn các bề mặt không thấm trên toàn
khu vực, nhưng trong sự hủy diệt và sự phân mảnh của môi trường sống trên cạn. tác
động của sự phân mảnh môi trường sống được biểu hiện chậm hơn và thường tích lũy
dần. Các môi trường sống trên cạn thường được bao quanh bởi hoặc tiếp giáp với
đường giao thông, khu dân cư, khu thương mại, hoặc đất canh tác.
Phá hủy thẩm mỹ học của sông suối và cảnh quan:
Xu hướng phát triển về phía bề mặt không thấm nước làm thay đổi hình ảnh
của sông suối và cảnh quan của nó. Đối với một số cá nhân, mở rộng đô thị, với
bề mặt không thấm nước, tốt hơn là khu vực nông nghiệp và nông thôn để phát triển.
Tiêu biểu như các bờ suối đô thị thường bóc tách thực vật một cách nghiêm trọng và bị
xói mòn thường xuyên. Các kênh có thể được rải rác với các mảnh vụn như gạch, lốp
xe, mua sắm xe đẩy, và các rác thải không suy nghĩ. Rõ ràng, tính thẩm mỹ và giá trị
giải trí của suối như đang bị giảm sút hoặc bị phá hủy. Như dòng kênh trong khu vực
đô thị hóa đang dần dần mở rộng do ngập lụt thường xuyên.
Tóm lại việc chuyển đổi từ đất thấm sang bề mặt không thấm là một mối đe dọa
nghiêm trọng đến tính toàn vẹn của cả hai môi trường tự nhiên và xây dựng và ảnh
hưởng đến sự thoải mái và chất lượng tổng thể của cuộc sống cho mình cư dân. Sự gia
tăng bề mặt không thấm đang gia tăng đáng kể khối lượng của nước mưa. Dòng chảy
tăng này tạo ra mối nguy hiểm lũ lụt và ô nhiễm nước mặt với các chất ô nhiễm tích tụ
trên các đường phố, đường cao tốc, bãi đậu xe, và thậm chí cả sân cỏ của khu vực đô
SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

9

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

thị hoá, trong khi làm giảm chất lượng vật lý của dòng suối. Do sự đóng góp của các
bề mặt không thấm nước để các hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, Thủy sản và môi trường
sống trên cạn bị phân hủy hoặc thay thế bằng các khu thương mại, công nghiệp, dân cư
và sử dụng đất tiêu thụ nhiều hơn và nhiều không gian. Cuối cùng, sự phá hủy và thay
đổi của dòng kênh và chuyển đổi rừng và đất canh tác thành đất dân cư, trung tâm
thương mại và bãi đỗ xe đang làm xuống cấp chất lượng thẩm mỹ của nhiều dòng chảy
và cảnh quan.
1.2. Các phương pháp xác định bề mặt không thấm
Để xác định được các bề mặt không thấm trong không gian đô thị ta có thể tiến
hành đo đạc trực tiếp bằng công tác truyền thống ngoài thực địa cũng như có thể sử
dụng các công nghệ hiện đại sử dụng các tư liệu ảnh hàng không, ảnh vệ tinh viễn
thám để đánh giá diện tích các bề mặt không thấm.
1.2.1. Phương pháp đo đạc truyền thống
Phương pháp đo đạc truyền thống đó là công việc đo đạc trực tiếp từng đối
tượng sau đó thống kê tổng hợp để thành lập bản đồ hiện trạng bề mặt không thấm
cũng như bản đồ biến động.
Ưu điểm của phương pháp này:
- Tiếp cận trực tiếp được với các đối tượng cần nghiên cứu.
- Phân loại một cách chi tiết các đối tượng.
- Kết quả thu được có độ chính xác cao.
Nhược điểm:
- Mất nhiều thời gian và tốn kém về mặt kinh tế.
- Phụ thuộc nhiều vào điều kiện thời tiết và địa hình khu đo do phương pháp
này phụ thuộc vào các điều kiện ngoại nghiệp.
- Không thu được dữ liệu một cách liên tục theo thời điểm cần quan trắc biến
động.
- Phương pháp này gặp nhiều hạn chế trong nghiên cứu biến động các yếu tố

môi trường.
1.2.2. Phương pháp đo đạc trên ảnh hàng không
Đây chính là phương pháp đo đạc gián tiếp các đối tượng bề mặt không thấm
qua các hình ảnh thu được từ các thiết bị chụp ảnh hàng không, giúp ta xác định được
SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

10

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

vị trí, hình dáng, kích thước, mỗi quan hệ tương hỗ giữa các đối tượng đo từ đó xây
dựng các bản đồ hiện trạng cũng như biến động các bề mặt không thấm.
Ưu điểm của phương pháp này:
- Có khả năng đo đạc tất cả các đối tượng đo mà không nhất thiết phải tiếp xúc
hoặc đến gần chúng, miễn các đối tượng này có thể chụp ảnh được (bằng phim toàn
sắc, phim màu hoặc phim quang phổ).
- Nhanh chóng thu được các tư liệu đo đạc trong thời gian chụp ảnh, giảm nhẹ
công tác ngoài trời, tránh các ảnh hưởng của thời tiết đối với công tác đo đạc.
- Có thể đo trong cùng một thời điểm nhiều điểm đo khác nhau của các đối
tượng đo.
Nhược điểm:
- Nhược điểm chủ yếu của phương pháp đo ảnh là trang bị kỹ thuật cồng kềnh
và đắt tiền, đòi hỏi những điều kiện nhất định trong sử dụng và bảo quản, đặc biệt là

đối với khí hậu nhiệt đới ở nước ta.
- Yêu cầu trình độ trình độ của cán bộ chuyên môn phải cao.
1.2.3. Phương pháp đo đạc trên ảnh viễn thám
Để khắc phục những hạn chế của các phương pháp đo đạc truyền thống, viễn
thám đã được đưa vào sử dụng đối với công việc ước tính thông tin bề mặt không thấm
với nhiều ưu điểm nổi trội.
Ưu điểm của phương pháp:
- Độ phủ trùm không gian của tư liệu, phương pháp này có thể nghiên cứu biến
động trên các khu vực có phạm vi khác nhau, ở các thời điểm khác nhau.
-

Phương pháp có thể được áp dụng nghiên cứu trên những khu vực có điều

kiện địa hình, thời tiết phức tạp nơi mà phương pháp đo đạc truyền thống khó có thể
thực hiện được.
- Xử lý nhanh và có hiệu quả kinh tế.
- Đảm bảo được độ chính xác cần có và các yêu cầu kỹ thuật.
- Thuận tiện trong nghiên cứu biến động các yếu tố môi trường.
Nhược điểm của phương pháp:
- Với khu vực nhỏ, chi phí cho nghiên cứu bằng phương pháp viễn thám và GIS
sẽ đắt hơn các phương pháp truyền thống.
SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

11

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đồ án tốt

- Phương pháp này đòi hỏi yêu cầu trình độ của cán bộ chuyên môn phải cao,
đội ngũ cán bộ làm được còn hạn chế.
- Nhiều dạng đối tượng có thể bị lẫn vào nhau, không phân biệt được trên ảnh.
1.3. Xu hướng gia tăng bề mặt không thấm quận Tây Hồ

1.3.1. Vị trí địa lý khu vực quận Tây Hồ
+ Vị trí địa lý: 21°04′15″B, 105°48′43″Đ

Hình1.3: Ranh giới quận Tây Hồ
Quận Tây Hồ được xác định là trung tâm dịch vụ - du lịch, trung tâm văn hoá,
là vùng bảo vệ cảnh quan thiên nhiên của thủ đô Hà Nội. Quận nằm ở phía Tây Bắc
của Hà Nội. Diện tích 24 km2, gồm 8 phường: Bưởi, Yên Phụ, Thuỵ Khuê, Tứ Liên,
Quảng An, Nhật Tân, Xuân La, Phú Thượng.
+ Địa giới hành chính: Phía đông giáp quận Long Biên; Phía tây giáp huyện Từ
Liêm và quận Cầu Giấy; Phía nam giáp quận Ba Đình; Phía bắc giáp huyện Đông
Anh.
+ Địa hình: Quận Tây Hồ có địa hình tương đối bằng phẳng đặc trưng của
vùng đồng bằng bắc bộ. Địa hình có chiều hướng thấp dần từ Bắc xuống Nam.
Tây Hồ là quận lớn thứ 4 về diện tích đất tự nhiên sau quận Hà Đông, Long
Biên và Hoàng Mai. Quận có khoảng 2401 ha trong tổng số hơn 17878 ha (chiếm
13,4%) diện tích đất khu vực nội thành Hà Nội.
1.3.1. Tình hình kinh tế xã hội

SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

12

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

+ Dân cư : Dân số của quận (đến năm 2005) là 109.163 người, mật độ dân số
là 4.547 người/km 2, quận Tây Hồ có mật độ dân số thấp nhất trong các quận nội
thành.
+ Kinh tế: Sau 15 năm xây dựng và trưởng thành, quận Tây Hồ đã ngày một lớn
mạnh.
Với đặc điểm là một quận nằm ở phía bắc thành phố Hà Nội, quận tây Hồ mang
đặc trưng về khí hậu cũng như điều kiện tự nhiên của thành phố Hà Nội. Quận chịu
ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, có 4 mùa rõ rệt. Nhiệt độ trung bình năm là
25ºC, độ ẩm tương đối là 84%, tổng số giờ nắng của cả năm là 1794 giờ. Với điều kiện
khí hậu trên quận Tây Hồ thích hợp phát triển một số loại cây như rau màu và các loại
hoa, cây cảnh phục vụ nhu cầu tiêu dùng cũng như phát triển các ngành dịch vụ tham
quan. Cùng với đó Tây Hồ còn có nhiều di tích văn hóa lịch sử góp phần thúc đẩy sự
phát triển của các ngành du lịch phát triển.
Trong 5 năm 2001-2005 kinh tế trên địa bàn quận đạt tốc độ phát triển khá cao,
giá trị sản xuất tăng bình quân 14,8%. Cơ cấu giá trị sản xuất các ngành kinh tế phát
triển theo đúng định hướng: Dịch vụ - du lịch - công nghiệp - nông nghiệp. Tỷ trọng
giá trị sản xuất của các ngành: Dịch vụ 51,8%, công nghiệp 43,2%, nông nghiệp 5%.
Năm 2008, giá trị sản xuât công nghiệp ngoài quốc doanh đạt 177,2 tỷ đồng,
doanh thu thương mại - dịch vụ - du lịch đạt 4.992,4 tỷ đồng. Giá trị sản xuất nông
nghiệp ước đạt 15,45 tỷ đồng. Riêng 6 tháng đầu năm 2009, giá trị sản xuất công

nghiệp ngoài quốc doanh đạt 79,13 tỷ đồng, đạt 45,3% kế hoạch, doanh thu thương
mại - dịch vụ - du lịch đạt 2.847,02 tỷ đồng, đạt 47,3 % kế hoạch. Giá trị sản xuất
nông nghiệp đạt 6 tỷ đồng, đạt 42,9% kế hoạch.
Thu ngân sách nhà nước trên địa bàn quận luôn tăng theo tốc độ phát triển, năm
2008 đạt 368,75 tỷ đồng, 6 tháng đầu năm 2009 đạt 148,19 tỷ đồng.
Theo định hướng phát triển của thủ đô Hà Nội đến năm 2020, toàn bộ quận Tây
Hồ thuộc khu vực phát triển của thành phố trung tâm. Có điều kiện đặc biệt thuận lợi
thu hút các nguồn lực vốn tài chính, nguồn nhân lực và khoa học công nghệ để thúc
đẩy nhanh sự phát triển kinh tế - xã hội của quận nói riêng và của Hà Nội nói chung.
1.3.2. Hiện trạng bề mặt không thấm
Hiện trạng sử dụng đất khu vực quận Tây Hồ bao gồm các nhóm đất: nông
nghiệp, phi nông nghiệp và đất chưa sử dụng (đất trống). Trong đó các bề mặt không
thấm thuộc nhóm đất phi nông nghiệp như các khu công nghiệp, đô thị, các công trình
SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

13

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

giao thông… Sự phát triển mạnh về kinh tế đã thúc đẩy sự phát triển của các khu công
nghiệp, khu đô thị và xây dựng cơ sở hạ tầng phục vụ nhu cầu đời sống của người dân
là nguyên nhân chính dẫn đến sự gia tăng của các bề mặt không thấm của quân Tây
Hồ. Theo báo cáo về hiện trạng sử dụng đất năm 2010 của quận Tây Hồ ta thấy tổng

diện tích đất của quận là 2401 Ha trong đó diện tích đất nông nghiệp là 849 Ha, diện
tích đất phi nông nghiệp là 1424 Ha và đất chưa sử dụng là 128 Ha. Trong tổng diện
tích đất phi nông nghiệp có 415 Ha đất ở tại đô thị; 34 Ha đất trụ sở cơ quan, công
trình sự nghiệp; 21 Ha đất quốc phòng, an ninh; đất sản xuất kinh doanh phi nông
nghiệp là 71 Ha; đất có mục đích công cộng là 271 Ha; đất tôn giáo tín ngưỡng là 6
Ha; đất nghĩa trang, nghĩa địa là 10 Ha và đất sông suối, mặt nước chuyên dùng là 498
Ha.
Kết luận chương 1: Quá trình đô thị hóa ở các thành phố thường liên quan đến
các mặt không thấm, bởi vì chúng liên quan đến quá trình bê tông hóa bề mặt. Các mặt
không thấm đại diện cho quá trình phát triển của cảnh quan. Xét về góc độ sử dụng
đất, chúng liên quan với các kiểu thực phủ đô thị và biến động thực phủ. Do đó, mặt
không thấm là tham số thích hợp cho việc xem xét quá trình đô thị hóa của một khu
vực. Để có thể xác định được hiện trạng cũng như sự thay đổi của các bề mặt không
thấm ta có thể tiến hành đo đạc trực tiếp ngoài thực địa. Phương pháp này cho kết quả
có độ chính xác cao tuy nhiên lại tốn rất hiều công sức, tiền bạc cũng như phụ thuộc
nhiều vào ngoại cảnh. Vì vậy để khắc phục những nhược điểm đó viễn thám đã được
đưa vào sử dụng. Góp phần đo đạc xác định được các bề mặt không thấm một cách
chính xác, hiệu quả trên một phạm vi rộng, đảm bảo tính liên tục cũng như giảm thiểu
công sức, chi phí cho việc đo đạc.

SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

14

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
CÁC BỀ MẶT KHÔNG THẤM
2.1. Tổng quan về viễn thám
2.1.1. Định nghĩa
Thuật ngữ viễn thám (Remote Sensing) – điều tra từ xa, xuất hiện từ năm 1960
do một nhà địa lý người Mỹ là E. Pruit đặt ra (Thomas,1999). Kỹ thuật viễn thám là
một kỹ thuật đa ngành, nó liên kết nhiều lĩnh vực khoa học và kỹ thuật khác nhau
trong các công đoạn khác nhau như:
- Thu thập thông tin
- Tiền xử lý thông tin
- Phân tích và giải đoán thông tin
- Đưa ra các sản phẩm dưới dạng bản đồ chuyên đề và tổng hợp
Vì vậy có thể định nghĩa Viễn thám là sự thu nhận thông tin về đối tượng mà
không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng nghiên cứu. Bằng các công cụ kỹ thuật,
viễn thám có thể thu nhận các thông tin, dữ liệu về các vật thể, các hiện tượng tự nhiên
hoặc một vùng lãnh thổ nào đó ở một khoảng cách nhất định.
2.1.2. Cơ sở khoa học về viễn thám
Theo Lê Văn Trung (2010), trong viễn thám, nguyên tắc hoạt động của nó liên
quan giữa sóng điện từ từ nguồn phát và vật thể quan tâm.
- Nguồn phát năng lượng: yêu cầu đầu tiên cho viễn thám là có nguồn năng
lượng phát xạ để cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng quan tâm.
- Sóng điện từ và khí quyển: khi năng lượng truyền từ nguồn phát đến đối
tượng, nó sẽ đi vào và tương tác với khí quyển mà nó đi qua. Sự tương tác này có thể
xảy ra lần thứ 2 khi năng lượng truyền từ đối tượng tới bộ cảm biến. Sự tương tác với
đối tượng: một khi năng lượng gặp đối tượng sau khi xuyên qua khí quyển, nó tương
tác với đối tượng. Phụ thuộc vào đặc tính của đối tượng và sóng điện từ mà năng

lượng phản xạ hay bức xạ của đối tượng có sự khác nhau.
- Việc ghi năng lượng của bộ cảm biến: sau khi năng lượng bị tán xạ hoặc phát
xạ từ đối tượng, một bộ cảm biến để thu nhận và ghi lại sóng điện từ.
SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

15

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

- Sự truyền tải, nhận và xử lý: năng lượng được ghi nhận bởi bộ cảm biến phải
được truyền tải đến một trạm thu nhận và xử lý. Năng lượng được truyền đi thường ở
dạng điện. Trạm thu nhận sẽ xử lý năng lượng này để tạo ra ảnh dưới dạng hardcopy
hoặc là số.
- Sự giải đoán và phân tích: ảnh được xử lý ở trạm thu nhận sẽ được giải đoán
trực quan hoặc được phân loại bằng máy để tách thông tin về đối tượng.
- Ứng dụng: đây là thành phần cuối cùng trong qui trình xử lý của công nghệ
viễn thám. Thông tin sau khi được tách ra từ ảnh có thể được ứng dụng để hiểu tốt hơn
về đối tượng, khám phá một vài thông tin mới hoặc hỗ trợ cho việc giải quyết một vấn
đề cụ thể.

Hình 2.1: Mô hình nguyên tắc hoạt động của viễn thám
2.1.3. Đặc điểm phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên
Do các tính chất của vật thể (thực vật, đất, nước, nhà ở…) có thể được xác định

thông qua năng lượng bức xạ hay phản xạ từ vật thể nên viễn thám là một công nghệ
giúp 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.
Các đối tượng khác nhau sẽ có sự phản xạ, hấp thụ và xuyên qua đối với sóng
điện từ khác nhau theo từng bước sóng. Thuộc tính quan trọng này có thể cho phép các
nhà khoa học có thể xây dựng một đường cong phản xạ phổ cho từng đối tượng. Trên

SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

16

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

cơ sở so sánh đường cong phản xạ phổ giữa các đối tượng với nhau, có thể giúp phát
hiện và tách biệt các đối tượng này (Trần Thống Nhất, Nguyễn Kim Lợi, 2009).

Hình 2.2: Đường cong phản xạ phổ của các đối tượng
Những đối tượng trên mặt đất có thể tổng quát thành ba đối tượng chính lớp
phủ thực vật, đất (cát, đá, các công trình xây dựng) và nước. Mỗi loại đối tượng này có
mức độ phản xạ khác nhau (hình 2.2).
Sau đây là tóm tắt đặc điểm phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên chính trong
viễn thám.
Đất: đường cong phổ phản xạ của đất trống tăng đều từ vùng sóng tử ngoại, có

hình dáng đơn giản và tương đối đồng đều. Cơ chế phản xạ của đất được minh họa
như hình 2.3

Hình 2.3: Cơ chế phản xạ phổ của đất
Năng lượng mặt trời (Fo) khi chiếu xuống mặt đất, một phần (F1) sẽ phản xạ lại
môi trường ngay khi tiếp xúc với bề mặt đất tạo nên độ chói trên ảnh viễn thám. Phần
còn lại đi vào bề mặt lớp đất phủ, phần lớn năng lượng này bị đất hấp thụ và chuyển
hóa thành năng lượng khác, phần nhỏ còn lại (F2) sẽ bị phản xạ khi gặp các hạt vật
chứa trong đất. Như vậy F2 là năng lượng chứa đựng các thông tin về thành phần, bản
SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

17

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

chất các loại đất, đá (Phạm Quang Vinh 2004). Khả năng phản xạ phổ của đất trống
phụ thuộc vào bản chất hóa lý của đất như: loại đất, hàm lượng các vật chất hữu cơ, độ
ẩm, trạng thái bề mặt, thành phần cơ giới của đất.
Trên ảnh viễn thám (ở tất cả các kênh) đất trống thường có màu trắng sáng
hơn các đối tượng khác, đất càng khô, ảnh càng sáng và lóa, gây ảnh hưởng đến thu
nhận thông tin đối tượng khác. Do đó khi nghiên cứu các thuật toán triết xuất thông
tin trên ảnh cần tính giảm các sai số tối đa về phổ do ánh hưởng sáng hóa của đất.
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.
Bên cạnh các đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên cơ bản, Root và
Mille nghiên cứu và đưa ra các đặc trưng phản xạ phổ của một số đối tượng chính
trong đô thị như bê tông, ván lợp, nhựa đường và đất trống các đặc trưng này là thông
tin quan trọng giúp giải đoán các đối tượng bề mặt không thấm trong đô thị (Hình
2.4).

Hình 2.4: Đường cong phản xạ phổ của các đối tượng chính trong đô thị
Ta thấy đường bê tông có độ phản xạ cao nhất tăng đều từ vùng sóng tử ngoại.
Đối tượng có đường cong phản xạ biến thiên nhiều nhất là đất trống và ván lợp. Các
đường cong phản xạ của đối tượng như sỏi và nhựa đường tăng đồng đều không biến
thiên nhiều. Như vậy với các loại đất có thành phần cấu tạo hữu cơ và vô cơ khác
nhau, khả năng phản xạ phổ sẽ khác nhau. Tùy thuộc vào thành phần hợp chất mà biên
độ của đồ thị phản xạ phổ sẽ khác nhau. Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến phản xạ

SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

18

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

phổ của đất là cấu trúc bề mặt của đất, độ ẩm của đất, thành phần hợp chất hữu cơ, vô

cơ có trong đất.
Thực vật: Khả năng phản xạ phổ của thực vật xanh thay đổi theo độ dài bước
sóng. Trên đồ thị thể hiện đường đặc trưng phản xạ phổ thực vật xanh và các vùng xạ
phổ chính.

Hình 2.5: Đường cong phản xạ phổ của thực vật
Khả năng phản xạ phổ của mỗi thực vật một khác nhau và đặc tính chung nhất
về khả năng phản xạ phổ của thực vật là:
- Ở vùng ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại và hồng ngoại khả năng phản xạ
phổ khác biệt rõ rệt.
- Ở vùng ánh sáng nhìn thấy, phần lớn năng lượng bị hấp thụ bởi clorophin có
trong lá cây, một phần nhỏ thấu qua lá, phần còn lại bị phản xạ.
- Ở vùng cận hồng ngoại, cấu trúc lá ảnh hưởng lớn đến khả năng phản xạ phổ
của lá là hàm lượng nước, ở vùng này khi độ ẩm trong lá cao, năng lượng hấp thụ là
cực đại. Ảnh hưởng của các cấu trúc tế bào là ở vùng hồng ngoại đối với khả năng
phản xạ phổ là không lớn bằng hàm lượng nước trong lá.
Nước: Cũng như các đối tượng thực vật, khả năng phản xạ phổ của nước thay đổi
theo bước sóng của bức xạ trong nước và thành phần vật chất có trong nước. Khả năng
phản xạ phổ ở đây còn phụ thuộc vào bề mặt nước và trạng thái của nước. Trên kênh
hồng ngoại và cận hồng ngoại đường bờ được phát hiện rất dễ dàng, còn một số đặc tính
của nước cần phải sử dụng dải sóng nhìn thấy để nhận biết.

SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

19

Trắc địa Mỏ-Công trình

Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

Thông thường trong nước chứa nhiều tạp chất hữu cơ và vô cơ. Vì vậy, khả
năng phản xạ phổ của nước phụ thuộc vào thành phần, trạng thái của nước: Nước đục
có khả năng phản xạ cao hơn nước trong, nhất là ở những dải sóng dài.
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 là thông tin đầu tiên là tiền đề cho các phương pháp phân tích ảnh
trong viễn thám, đặc biệt là xử lý số.
Các đối tượng khác nhau trong cùng một nhóm đối tượng sẽ có dạng đường
cong phổ phản xạ chung, tương đối giống nhau, tuy nhiên sẽ khác nhau về các chi tiết
nhỏ trên đường cong hoặc khác nhau về độ lớn giá trị cường độ phản xạ. Khi tính chất
của đối tượng thay đổi thì đường cong phổ phản xạ cũng bị biến đổi theo.
Trong một vài trường hợp nhất định, khả năng phản xạ của các đối tượng khác
nhau lại giống nhau, đặc biệt là các đối tượng thực vật. Khi đó, chúng ta rất khó hoặc
không thể phân biệt được các đối tượng này, nghĩa là bị lẫn. Đây là một trong những
hạn chế của ảnh vệ tinh. Vì vậy, thông tin do các dữ liệu viễn thám cung cấp cần phải
đi kèm với một số thông tin khác để chính xác hóa bản chất của đối tượng (Đinh Thị
Bảo Hoa 2004).
2.1.4. Đặc điểm dữ liệu ảnh viễn thám
Tư liệu ảnh viễn thám bao gồm các loại ảnh hàng không và ảnh vệ tinh ở dạng
tương tự và dạng số. Vệ tinh viễn thám sử dụng các bộ cảm gắn trên vệ tinh nhân tạo
hoạt động ở nhiều bước sóng từ 400 nm đến 25 cm để thu dữ liệu về đối tượng nghiên
cứu trên trái đất. Một số bộ cảm hoạt động trong vùng nhìn thấy và cận hồng ngoại của
dải phổ cung cấp các thông số liên hệ với màu của đối tượng, thường liên quan đến
tính hóa học hay khoáng vật của đối tượng. Dữ liệu thu được từ các bộ cảm hồng

ngoại nhiệt cho biết giá trị liên quan đến nhiệt độ và các tính chất nhiệt của đối tượng.
Với những thông tin về độ nhám bề mặt và độ ẩm, có thể chiết xuất từ dữ liệu thu
được từ bước vi sóng (radar).
Ảnh vệ tinh ngày càng đa dạng cung cấp nhiều thông tin. Việc ứng dụng viễn
thám trong theo dõi sự biến động các bề mặt không thấm nói riêng và trong quan trắc
môi trường nói chung đòi hỏi phải chú ý lựa chọn dữ liệu sao cho phù hợp. Các thông

SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

20

Trắc địa Mỏ-Công trình


Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp

Đồ án tốt

số quan trọng đặc trưng cho thông tin của một ảnh vệ tinh cần lựa chọn cho đối tượng
nghiên cứu đó là độ phân giải không gian, đọ phân giải phổ và độ phân giải thời gian.
Độ phân giải không gian
Do đặc tính của đầu thu, độ phân giải không gian của một ảnh vệ tinh phụ thuộc
vào hai thông số FOV (Field of view-trường/góc nhìn) và IFOV (instantaneous field of
view - trường/góc nhìn tức thì) được thiết kế sẵn. Thông số FOV cho ta thấy được
phạm vi không gian mà đầu thu có thể thu nhận được sóng điện từ từ đối tượng. Như
vậy, với góc nhìn càng lớn (FOV càng lớn) thì ảnh thu được càng rộng, và với cùng
một góc nhìn, vệ tinh nào có độ cao lớn hơn sẽ có khoảng thu ảnh lớn hơn.
Ngược với FOV, IFOV của đầu thu đặc trưng cho phạm vi không gian mà đầu

thu có thể nhận được sóng điện từ trong một thời điểm. Tức là đầu thu sẽ không thể
“nhìn” được các đối tượng nhỏ hơn trong góc nhìn IFOV. Tổng hợp giá trị bức xạ của
các đối tượng trong một góc IFOV được thu nhận cùng một lúc và mang một giá trị,
được ghi nhận như một điểm ảnh. Trong ảnh số, một điểm ảnh được gọi là một pixel
và giá trị kích thước pixel đặc trưng cho khả năng phân giải không gian của ảnh. Góc
IFOV càng nhỏ thì khả năng phân biệt các đối tượng trong không gian càng lớn, nghĩa
là giá trị pixel càng nhỏ và phạm vi “chụp” ảnh càng hẹp (Hình2.5).
Ý nghĩa quan trọng nhất của độ phân giải không gian là cho ta biết các đối
tượng nhỏ nhất mà có thể phân biệt được trên ảnh. Ví dụ, ảnh có độ phân giải không
gian là 30 x 30m sẽ cho phép phân biệt được các đối tượng có kích thước lớn hơn 30 x
30m. Tuy hiện nay đã có những nghiên cứu về phương pháp phân loại dưới pixel,
nhưng để áp dụng rộng rãi cần được nghiên cứu thêm.

SV: Trịnh Thị Kim Thoa
K55

21

Trắc địa Mỏ-Công trình