Chiết tách bề mặt không thấm từ tư liệu viễn thám đa thời gian nhằm nghiên cứu quá trình mở rộng đô thị quận Hoàng Mai, Hà Nội

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đ ồ án t ốt

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................................................. 8
MỞ ĐẦU........................................................................................................................................................ 9
CHƯƠNG 1:................................................................................................................................................. 12
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ BỀ MẶT KHÔNG THẤM TRONG KHÔNG GIAN ĐÔ THỊ HÀ NỘI...................................12
1.1. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ BỀ MẶT KHÔNG THẤM
1.1.1. KHÁI NIỆM, ĐẶC ĐIỂM
1.1.2. CÁC NGUYÊN NHÂN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỘNG BỀ MẶT KHÔNG THẤM TỚI MÔI TRƯỜNG
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BỀ MẶT KHÔNG THẤM
1.2.1. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC TRUYỀN THỐNG
1.2.2. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC TRÊN ẢNH HÀNG KHÔNG
1.2.3. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC TRÊN ẢNH VIỄN THÁM
1.3. XU HƯỚNG GIA TĂNG BỀ MẶT KHÔNG THẤM QUẬN HOÀNG MAI
1.3.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ KHU VỰC QUẬN HOÀNG MAI
1.3.2. TÌNH HÌNH KINH TẾ XÃ HỘI
1.3.3. HIỆN TRẠNG BỀ MẶT KHÔNG THẤM

12
12
13
16
16
17
17
18

18
19
19

CHƯƠNG 2.................................................................................................................................................. 21
TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH...........................................................................21
CÁC BỀ MẶT KHÔNG THẤM.......................................................................................................................... 21
2.1. TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM
2.1.1. ĐỊNH NGHĨA
2.1.2. CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ VIỄN THÁM
2.1.3. ĐẶC ĐIỂM PHẢN XẠ PHỔ CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TỰ NHIÊN
2.1.4. ĐẶC ĐIỂM DỮ LIỆU ẢNH VIỄN THÁM
2.1.5. MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM CƠ BẢN
2.2. ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM TRONG XÁC ĐỊNH BỀ MẶT KHÔNG THẤM
2.2.1. PHÂN LOẠI BẰNG MẮT
2.2.2. PHÂN LOẠI ẢNH VỆ TINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ
2.2.3. ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN THỨC TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI PHÙ HỢP

21
21
21
22
27
29
34
35
38
42

CHƯƠNG 3.................................................................................................................................................. 43

ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH ĐÔ THỊ HÓA QUẬN HOÀNG MAI, HÀ NỘI TỪ CÁC BỀ MẶT KHÔNG THẤM..................43
3.1. DỮ LIỆU THỰC NGHIỆM
3.1.1. TƯ LIỆU SỬ DỤNG
3.1.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA DỮ LIỆU ẢNH SỬ DỤNG
3.1.3. DỮ LIỆU KHÁC
3.2. XÂY DỰNG BẢNG CHÚ GIẢI
3.3. QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU
3.3.1. TIỀN XỬ LÝ ẢNH
3.3.2. PHÂN MẢNH ẢNH VÀ KHẢO SÁT ĐẶC TRƯNG ĐỐI TƯỢNG ẢNH
3.3.4. KIỂM TRA ĐỘ CHÍNH XÁC PHÂN LOẠI ẢNH VỆ TINH

43
43
44
45
45
47
47
49
54

BẢNG 3.3.2: BẢNG MA TRẬN LẪN 2009........................................................................................................ 58
3. 4. KẾT QUẢ BẢN ĐỒ PHÂN BỐ BỀ MẶT KHÔNG THẤM QUẬN HOÀNG MAI - HÀ NỘI
3.5. THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG BỀ MẶT KHÔNG THẤM

SV: Lê Thanh Huỳnh

60
61

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đ ồ án t ốt

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................................................................... 65
1. KẾT LUẬN
2. KIẾN NGHỊ

65
65

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................................... 67

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đ ồ án t ốt

DANH MỤC HÌNH ẢNH

LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................................................. 8
MỞ ĐẦU........................................................................................................................................................ 9
CHƯƠNG 1:................................................................................................................................................. 12
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ BỀ MẶT KHÔNG THẤM TRONG KHÔNG GIAN ĐÔ THỊ HÀ NỘI...................................12
1.1. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ BỀ MẶT KHÔNG THẤM
1.1.1. KHÁI NIỆM, ĐẶC ĐIỂM
1.1.2. CÁC NGUYÊN NHÂN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỘNG BỀ MẶT KHÔNG THẤM TỚI MÔI TRƯỜNG

12
12
13

Hình1.1: Nguyên nhân chính làm gia tăng bề mặt không thấm.................................................................................13
Hình1.2: Ảnh hưởng của bề mặt không thấm đến môi trường đô thị.......................................................................14

1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BỀ MẶT KHÔNG THẤM
1.2.1. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC TRUYỀN THỐNG
1.2.2. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC TRÊN ẢNH HÀNG KHÔNG
1.2.3. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC TRÊN ẢNH VIỄN THÁM
1.3. XU HƯỚNG GIA TĂNG BỀ MẶT KHÔNG THẤM QUẬN HOÀNG MAI
1.3.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ KHU VỰC QUẬN HOÀNG MAI

16
16
17
17
18
18

Hình1.3: Ranh giới quận Hoàng Mai.........................................................................................................................18

1.3.2. TÌNH HÌNH KINH TẾ XÃ HỘI
1.3.3. HIỆN TRẠNG BỀ MẶT KHÔNG THẤM

19
19

CHƯƠNG 2.................................................................................................................................................. 21
TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH...........................................................................21
CÁC BỀ MẶT KHÔNG THẤM.......................................................................................................................... 21
2.1. TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM
2.1.1. ĐỊNH NGHĨA
2.1.2. CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ VIỄN THÁM

21
21
21

Hình 2.1: Mô hình nguyên tắc hoạt động của viễn thám...........................................................................................22

2.1.3. ĐẶC ĐIỂM PHẢN XẠ PHỔ CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TỰ NHIÊN

22

Hình 2.2: Đường cong phản xạ phổ của các đối tượng..............................................................................................23
Hình 2.4: Đường cong phản xạ phổ của các đối tượng chính trong đô thị.................................................................25
Hình 2.5: Đường cong phản xạ phổ của thực vật.......................................................................................................26

2.1.4. ĐẶC ĐIỂM DỮ LIỆU ẢNH VIỄN THÁM

27

Hình 2.6: Độ phân giải không gian.............................................................................................................................28
Hình 2.7: Độ phân giải phổ........................................................................................................................................28
Hình 2.8: Phân giải thời gian......................................................................................................................................29

2.1.5. MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM CƠ BẢN

29

Hình 2.9: Ảnh vệ tinh Spot.........................................................................................................................................30
Hình 2.10: Hình vệ tinh Landsat và ảnh chụp được...................................................................................................32
Hình 2.11: Vệ tinh QuickBird......................................................................................................................................33

2.2. ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM TRONG XÁC ĐỊNH BỀ MẶT KHÔNG THẤM
2.2.1. PHÂN LOẠI BẰNG MẮT

34
35

Hình 2.12: Kích thước và hình dạng của nhà là khác nhau: nhà ở, sân vận động, sân tennis, bụi cây….....................36
Hình 2.13: Bóng của đối tượng..................................................................................................................................36
Hình 2.14: Độ đậm nhạt và màu sắc của: nước biển, nước hồ, rừng…......................................................................37
Hình 2.15: Cấu trúc mịn của nước biển và cỏ, cấu trúc thô của cây...........................................................................37
Hình 2.16: Hình mẫu đều của nhà trong khu dân cư, hình mẫu không đều của cây trong công viên và dọc đường
giao thông.................................................................................................................................................................. 38
Hình 2.17: Chiều cao, vị trí, sự kết hợp......................................................................................................................38

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

2.2.2. PHÂN LOẠI ẢNH VỆ TINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ
2.2.3. ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN THỨC TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI PHÙ HỢP

Đ ồ án t ốt

38
42

CHƯƠNG 3.................................................................................................................................................. 43
ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH ĐÔ THỊ HÓA QUẬN HOÀNG MAI, HÀ NỘI TỪ CÁC BỀ MẶT KHÔNG THẤM..................43
3.1. DỮ LIỆU THỰC NGHIỆM
3.1.1. TƯ LIỆU SỬ DỤNG

43
43

Hình 3.1: Dữ liệu ảnh 2 năm: (a) Năm 2003; (b) Năm 2009.......................................................................................44

3.1.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA DỮ LIỆU ẢNH SỬ DỤNG
3.1.3. DỮ LIỆU KHÁC
3.2. XÂY DỰNG BẢNG CHÚ GIẢI
3.3. QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU

44
45
45
47

Hình3.2: Sơ đồ quy trình thực hiện...........................................................................................................................47

3.3.1. TIỀN XỬ LÝ ẢNH
3.3.2. PHÂN MẢNH ẢNH VÀ KHẢO SÁT ĐẶC TRƯNG ĐỐI TƯỢNG ẢNH

47
49

Hình 3.4: Tăng cường chất lượng ảnh để việc khảo sát đạt hiệu quả tốt nhất...........................................................50
Hình 3.5: Thiết kế thông số phân mảnh cho các đối tượng........................................................................................50
Hình 3.6: Thiết kế các lớp cho các đối tượng cần khảo sát........................................................................................51
3.3.3.Phân loại theo định hướng đối tượng..............................................................................................................51
Hình 3.7: Sử dụng các chỉ số của đất, nước, thực vật để chiết tách các đối tượng riêng biệt với nhau.....................52
Hình 3.8: Kết quả phân loại tự động theo các đối tượng trên phần mềm eCognition...............................................54
Hình 3.9: so sánh kết quả phân loại tự động so với ảnh thực tế khi chỉnh sửa bằng tay............................................54

3.3.4. KIỂM TRA ĐỘ CHÍNH XÁC PHÂN LOẠI ẢNH VỆ TINH

54

Hình 3.10: Một số hình ảnh ngoài thực địa : (a) – khu đô thị mới Linh Đàm, (b) – hồ Linh Đàm, (c)-đường Định Công
Thượng...................................................................................................................................................................... 56

BẢNG 3.3.2: BẢNG MA TRẬN LẪN 2009........................................................................................................ 58
3. 4. KẾT QUẢ BẢN ĐỒ PHÂN BỐ BỀ MẶT KHÔNG THẤM QUẬN HOÀNG MAI - HÀ NỘI

60

Hình 3.11: Bản đồ hiện trạng bề mặt không thấm năm 2003....................................................................................60
.................................................................................................................................................................................. 61
Hình 3.11: Bản đồ hiện trạng bề mặt không thấm năm 2009....................................................................................61

3.5. THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG BỀ MẶT KHÔNG THẤM

61

Hình 3.14.1 Biểu đồ biến động bề mặt quận Hoàng Mai giai đoạn năm 2003 - 2009................................................63

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................................................................... 65
1. KẾT LUẬN
2. KIẾN NGHỊ

65
65

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................................... 67

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

SV: Lê Thanh Huỳnh

nghiệp

Đ ồ án t ốt

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đ ồ án t ốt

DANH MỤC BẢNG BIỂU
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................................................. 8
MỞ ĐẦU........................................................................................................................................................ 9
CHƯƠNG 1:................................................................................................................................................. 12
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀ BỀ MẶT KHÔNG THẤM TRONG KHÔNG GIAN ĐÔ THỊ HÀ NỘI...................................12
1.1. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ BỀ MẶT KHÔNG THẤM
1.1.1. KHÁI NIỆM, ĐẶC ĐIỂM
1.1.2. CÁC NGUYÊN NHÂN VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA QUÁ TRÌNH BIẾN ĐỘNG BỀ MẶT KHÔNG THẤM TỚI MÔI TRƯỜNG

12
12
13

Hình1.1: Nguyên nhân chính làm gia tăng bề mặt không thấm.................................................................................13
Hình1.2: Ảnh hưởng của bề mặt không thấm đến môi trường đô thị.......................................................................14

1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH BỀ MẶT KHÔNG THẤM
1.2.1. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC TRUYỀN THỐNG
1.2.2. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC TRÊN ẢNH HÀNG KHÔNG
1.2.3. PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC TRÊN ẢNH VIỄN THÁM
1.3. XU HƯỚNG GIA TĂNG BỀ MẶT KHÔNG THẤM QUẬN HOÀNG MAI
1.3.1. VỊ TRÍ ĐỊA LÝ KHU VỰC QUẬN HOÀNG MAI

16
16
17
17
18
18

Hình1.3: Ranh giới quận Hoàng Mai.........................................................................................................................18

1.3.2. TÌNH HÌNH KINH TẾ XÃ HỘI
1.3.3. HIỆN TRẠNG BỀ MẶT KHÔNG THẤM

19
19

CHƯƠNG 2.................................................................................................................................................. 21
TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH...........................................................................21
CÁC BỀ MẶT KHÔNG THẤM.......................................................................................................................... 21
2.1. TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM
2.1.1. ĐỊNH NGHĨA
2.1.2. CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ VIỄN THÁM

21

21
21

Hình 2.1: Mô hình nguyên tắc hoạt động của viễn thám...........................................................................................22

2.1.3. ĐẶC ĐIỂM PHẢN XẠ PHỔ CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TỰ NHIÊN

22

Hình 2.2: Đường cong phản xạ phổ của các đối tượng..............................................................................................23
Hình 2.4: Đường cong phản xạ phổ của các đối tượng chính trong đô thị.................................................................25
Hình 2.5: Đường cong phản xạ phổ của thực vật.......................................................................................................26

2.1.4. ĐẶC ĐIỂM DỮ LIỆU ẢNH VIỄN THÁM

27

Hình 2.6: Độ phân giải không gian.............................................................................................................................28
Hình 2.7: Độ phân giải phổ........................................................................................................................................28
Hình 2.8: Phân giải thời gian......................................................................................................................................29

2.1.5. MỘT SỐ VỆ TINH VIỄN THÁM CƠ BẢN

29

Hình 2.9: Ảnh vệ tinh Spot.........................................................................................................................................30
Bảng 2.1: Một số thông số về các kênh phổ của ảnh SPOT 5................................................................................30
Hình 2.10: Hình vệ tinh Landsat và ảnh chụp được...................................................................................................32
Bảng 2.2: Một số thông số về các kênh phổ của ảnh Landsat TM, ETM, OLI.........................................................32
Hình 2.11: Vệ tinh QuickBird......................................................................................................................................33

Bảng 2.3: Một số thông số các kênh phổ của ảnh IKONOS....................................................................................34

2.2. ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM TRONG XÁC ĐỊNH BỀ MẶT KHÔNG THẤM
2.2.1. PHÂN LOẠI BẰNG MẮT

34
35

Hình 2.12: Kích thước và hình dạng của nhà là khác nhau: nhà ở, sân vận động, sân tennis, bụi cây….....................36
Hình 2.13: Bóng của đối tượng..................................................................................................................................36
Hình 2.14: Độ đậm nhạt và màu sắc của: nước biển, nước hồ, rừng…......................................................................37

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đ ồ án t ốt

Hình 2.15: Cấu trúc mịn của nước biển và cỏ, cấu trúc thô của cây...........................................................................37
Hình 2.16: Hình mẫu đều của nhà trong khu dân cư, hình mẫu không đều của cây trong công viên và dọc đường
giao thông.................................................................................................................................................................. 38
Hình 2.17: Chiều cao, vị trí, sự kết hợp......................................................................................................................38

2.2.2. PHÂN LOẠI ẢNH VỆ TINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ
2.2.3. ĐÁNH GIÁ CÁC ĐIỀU KIỆN THỨC TẾ VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI PHÙ HỢP

38
42

CHƯƠNG 3.................................................................................................................................................. 43
ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH ĐÔ THỊ HÓA QUẬN HOÀNG MAI, HÀ NỘI TỪ CÁC BỀ MẶT KHÔNG THẤM..................43
3.1. DỮ LIỆU THỰC NGHIỆM
3.1.1. TƯ LIỆU SỬ DỤNG

43
43

Hình 3.1: Dữ liệu ảnh 2 năm: (a) Năm 2003; (b) Năm 2009.......................................................................................44

3.1.2. ĐẶC ĐIỂM CỦA DỮ LIỆU ẢNH SỬ DỤNG

44

Bảng 3.1: Một số thông số về các kênh phổ của ảnh SPOT 5.................................................................................45

3.1.3. DỮ LIỆU KHÁC
3.2. XÂY DỰNG BẢNG CHÚ GIẢI

45
45

Bảng 3.2. Hệ thống chú giải lớp phủ bề mặt khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội....................................................46

3.3. QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU

47

Hình3.2: Sơ đồ quy trình thực hiện...........................................................................................................................47

3.3.1. TIỀN XỬ LÝ ẢNH
3.3.2. PHÂN MẢNH ẢNH VÀ KHẢO SÁT ĐẶC TRƯNG ĐỐI TƯỢNG ẢNH

47
49

Hình 3.4: Tăng cường chất lượng ảnh để việc khảo sát đạt hiệu quả tốt nhất...........................................................50
Hình 3.5: Thiết kế thông số phân mảnh cho các đối tượng........................................................................................50
Hình 3.6: Thiết kế các lớp cho các đối tượng cần khảo sát........................................................................................51
3.3.3.Phân loại theo định hướng đối tượng..............................................................................................................51
Hình 3.7: Sử dụng các chỉ số của đất, nước, thực vật để chiết tách các đối tượng riêng biệt với nhau.....................52
Hình 3.8: Kết quả phân loại tự động theo các đối tượng trên phần mềm eCognition...............................................54
Hình 3.9: so sánh kết quả phân loại tự động so với ảnh thực tế khi chỉnh sửa bằng tay............................................54

3.3.4. KIỂM TRA ĐỘ CHÍNH XÁC PHÂN LOẠI ẢNH VỆ TINH

54

Hình 3.10: Một số hình ảnh ngoài thực địa : (a) – khu đô thị mới Linh Đàm, (b) – hồ Linh Đàm, (c)-đường Định Công
Thượng...................................................................................................................................................................... 56

BẢNG 3.3.2: BẢNG MA TRẬN LẪN 2009........................................................................................................ 58
Bảng 3.4: Bảng kết quả đánh giá độ chính xác kết quả phân loại..........................................................................59

3. 4. KẾT QUẢ BẢN ĐỒ PHÂN BỐ BỀ MẶT KHÔNG THẤM QUẬN HOÀNG MAI - HÀ NỘI

60

Hình 3.11: Bản đồ hiện trạng bề mặt không thấm năm 2003....................................................................................60
.................................................................................................................................................................................. 61
Hình 3.11: Bản đồ hiện trạng bề mặt không thấm năm 2009....................................................................................61
Bảng 3.5: Diện tích bề mặt lớp phủ được chiết tách từ kết quả phân loại ảnh vệ tinh..........................................61

3.5. THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG BỀ MẶT KHÔNG THẤM

61

Hình 3.14.1 Biểu đồ biến động bề mặt quận Hoàng Mai giai đoạn năm 2003 - 2009................................................63

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................................................................... 65
1. KẾT LUẬN
2. KIẾN NGHỊ

65
65

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................................... 67

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đ ồ án t ốt

LỜI CẢM ƠN
Được sự phân công của Khoa Trắc địa Trường đại học Mỏ - Địa chất, sự đồng ý
của Giáo viên ThS.Phạm Thị Làn nhóm sinh viên đã thực hiện đề tài “Chiết tách bề
mặt không thấm từ tư liệu viễn thám đa thời gian nhằm nghiên cứu quá trình mở
rộng đô thị quận Hoàng Mai, Hà Nội”
Trong suốt quá trình thực hiện đề tài nhóm 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.Phạm Thị Làn, 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 đề tài.
SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đ ồ án t ốt

nghiệp

Mặc dù sinh viên đã cố gắng thực hiện đề tài 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. Nhóm sinh viên rất mong nhận được sự đóng góp của quý
Thầy, Cô giáo và các bạn sinh viên để đề tài của tôi hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn!

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Bề mặt không thấm là các bề mặt do con người tạo ra, bao gồm các loại bề mặt
ngăn chặn quá trình nước không thể xâm nhập vào đất, chẳng hạn như đường giao
thông, vỉa hè, bãi đậu xe, mái nhà, v.v... Trong những năm gần đây, bề mặt không thấm
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. Sự gia tăng bề mặt không thấm sẽ dẫn đến sự gia tăng về quy
mô, thời gian và cường độ của dòng chảy đô thị. Gia tăng biện tích bề mặt không thấm
sẽ tác động và gây ô nhiễm nguồn nước, bao gồm các tác nhân gây bệnh, các chất độc
hại gây ô nhiễm nước mặt và nước ngầm. Ngoài ra, sự gia tăng này cũng sẽ làm giảm
diện tích thảm thực vật trong các khu đô thị. Sự xuất hiện với mức độ dày đặc trên
không gian của bề mặt không thấm có thể ảnh hưởng đáng kể đến khí hậu đô thị bằng
SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đ ồ án t ốt

cách thay đổi luồng nhiệt hợp lý và tiềm ẩn nguy cơ gây gia tăng nhiệt độ đô thị dẫn
đến hiện tượng đảo nhiệt tại các đô thị. Do đó, bề mặt không thấm hiện đang là một
chủ đề nghiên cứu thống nhất cho tất cả những người tham gia ở tất cả các lĩnh vực,
bao gồm cả các nhà hoạch định chính sách, các kỹ sư, kiến trúc sư cảnh quan, các nhà
khoa học xã hội, các nhà khoa học tự nhiên và các quan chức địa phương. Bởi vì, các

bản đồ phân bố không gian của khu vực bề mặt không thấm từ các nghiên cứu cung
cấp đầu vào hữu ích cho các hoạt động lập kế hoạch và quản lý tại các thành phố với
quy mô cấp khu vực
Vì vậy, việc lựa chọn một phương pháp và một thuật toán tối ưu để chiết tách
chính xác bề mặt không thấm từ dữ liệu viễn thám được đặt ra, đặc biệt việc chiết tách
các bề mặt không thấm dựa trên dữ liệu ảnh vệ tinh SPOT, một loại dữ liệu có độ phân
giải không gian lớn và độ phân giải thời gian ngắn phù hợp để nghiên cứu những yếu
tố môi trường trên bề mặt đất.Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tìm hiểu và lựa chọn
phương pháp phân loại theo hướng đối tượng sử dụng phần mềm eCognition để chiết
tách bề mặt không thấm từ ảnh vệ tinh SPOT ở khu vực quận Hoàng Mai, Hà Nội
2. Mục tiêu đề tài
Phân tích quá trình đô thị hóa ở quận Hoàng Mai-Hà Nội dựa trên cơ sở chiết tách
các thông tin bề mặt không thấm.
3. Nhiệm vụ của đề tài
- Thu thập dữ liệu khu vực quận Hoàng Mai (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 Hoàng Mai.
- 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.
- Đánh giá, phân tích quá trình đô thị hóa từ việc xác định biến động bề mặt
không thấm khu vực quận Hoàng Mai-Hà Nội giai đoạn 2003-2009.
4. Giới hạn đề tài
Phạm vi không gian: Giới hạn khu vực nghiên cứu là lãnh thổ hành chính quận
Hoàng Mai-Hà Nội
Phạm vi thời gian: Từ năm 2003 đến năm 2009
5. Phương pháp nghiên cứu
Phân loại ảnh viễn thám bằng phương pháp phân loại định hướng đối tượng (sử

dụng phần mềm eCognition).
6. Ý nghĩa của đề tài
SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đ ồ án t ốt

Trong phương pháp phân loại định hướng đối tượng, việc tính đếm đến bối
cảnh là rất quan trọng, các đối tượng có cùng đặc trưng bức xạ lại có thể có ý nghĩa
chuyên đề khác nhau tùy thuộc vào bối cảnh. Có hai loại bối cảnh: Bối cảnh tổng thể
và bối cảnh cục bộ. Bối cảnh thổng thể giúp mô tả khung cảnh thu nhận ảnh và bối
cảnh cục bộ mô tả mối quan hệ qua lại giữa các đối tượng với nhau. Với phương pháp
phân loại định hướng đối tượng thì sự nhận biết đối tượng bằng mắt thường là quan
trọng vì căn cứ vào các nhận định về bối cảnh mà người giải đoán sẽ quyết định các
thông số sử dụng trong phân loại. Để có được các thông tin về bối cảnh thì các khu
vực trên ảnh phải được đặt vào một số quan hệ.
7. Bố cục đề tài
Đề tài 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 Hoàng Mai-Hà Nội từ các bề

mặt không thấm
- Kết luận, kiến nghị

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đ ồ án t ốt

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
SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đ ồ án t ốt

nghiệp

chứa được phủ bởi các vật liệu không thấm như nhựa đường, bê tông và đá.
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.
Công nghiệp hóahiện đại hóa

Gia tăng
dân số
Gia tăng bề
mặt không
thấm
Phát triển
giao thông

Gia tăng các công
trình công cộng

Đô thị hóa, nông
thôn mới
Hình1.1: Nguyên nhân chính làm gia tăng 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…
- 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: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Thay đổi về chất
lượng nước mặt

Sự thay đổi định
lượng nước mặt

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

Đ ồ án t ốt

nghiệp

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: 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.
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
SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đ ồ án t ốt

nghiệp

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
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
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.
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
SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đ ồ án t ốt

nghiệp

trên các đường phố, đường cao tốc, bãi đậu xe, và thậm chí cả sân cỏ của khu vực đô
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:
- 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.

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đ ồ án t ốt

nghiệp

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
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:
- 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 tại 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 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.
SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đ ồ án t ốt

nghiệp

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.
- 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 Hoàng Mai
1.3.1. Vị trí địa lý khu vực quận Hoàng Mai
+ Vị trí địa lý: Tọa độ:

20°58′05″B 105°50′54″Đ

Hình1.3: Ranh giới quận Hoàng Mai
Quận Hoàng Mai nằm ở phía Tây Bắc của Hà Nội,gồm 14 phường: Đại
Kim • Định Công • Giáp Bát • Hoàng Liệt • Hoàng Văn Thụ • Lĩnh Nam • Mai
Động • Tân Mai • Thanh Trì • Thịnh Liệt • Trần Phú • Tương Mai • Vĩnh Hưng • Yên
Sở
+ Địa giới hành chính: phía Bắc giáp quận Thanh Xuân, Hai Bà Trưng, phía
Tây và Nam giáp huyện Thanh Trì, phía Đông giáp sông Hồng-quận Long Biên
+ Địa hình: Quận Hoàng Mai nằm trong khu vực có địa hình bằng phẳng,
thoải dần từ Đông sang Tây và từ Bắc xuống Nam.
SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đ ồ án t ốt

Hoàng Mai có diện tích 4104 ha ( 41,04 km² )
1.3.2. Tình hình kinh tế xã hội
+ Dân cư : Dân số của quận 365000 người (cuối năm 2013), mật độ dân số là
9050 người/km 2, quận Hoàng Mai có mật độ dân số khá cao trong các quận nội
thành.
+ Kinh tế : Dưới sự chỉ đạo của thành uỷ, UBND Thành phố và sự lãnh đạo trực
tiếp của Quận uỷ,HĐND, UBND quận, các tầng lớp nhân dân trong quận đã chung sức
chung lòng phấn đấu không ngưng nghỉ xây dựng Hoàng Mai trở thành một quận phát
triển, diện mạo đổi thay từng ngày với nhiều công trình nhà chung cư cao tầng hiện
đại, các khu đô thị mới khang trang như Định Công, Linh Đàm, Đền Lừ… Đặc biệt, cơ

cấu kinh tế chuyển dịch tích cực theo hướng công nghiệp hoá - hiện đại hoá với tỷ
trọng giá trị thương mại - du lịch - công nghiệp ngày càng cao. Nông nghiệp phát triển
theo chiều sâu với các loại cây có giá trị cao được đưa vào thâm canh tạo ra sản lượng
hàng hoá cho thu nhập cao…
Trên cơ sở kinh tế phát triển mạnh mẽ, các hoạt động văn hoá xã hội ngày càng
được quan tâm và nâng cao chất lượng, hiệu quả nhất là trong sự nghiệp giáo dục-đào
tạo, sự nghiệp chăm sóc sức khoẻ nhân dân và xây dựng dời sống văn hoá trên địa bàn
quận. Chính hệ thống chính trị được xây dựng và củng cố vững mạnh là nền tảng vững
chắc tạo nên những thành tựu đáng phấn khởi của quận Hoàng Mai trong những năm
qua.
Thành tích đạt được không chỉ thể hiện hiệu quả công tác lãnh đạo điều hành của
các cấp uỷ, chính quyền, hoạt động của các đoàn thể quần chúng và tổ chức chính trị,
sự nỗ lực cao của các tầng lớp nhân dân mà còn là nguồn cổ vũ, động viên rất lớn, là
niềm tự hào của Đảng bộ và nhân dân trong quận trong hành trình vươn tới tương lai,
trong sự nghiệp đổi mới và quá trình hội nhập. Vinh dự đón nhận Huân chương Lao
động hạng Ba.
.
1.3.3. Hiện trạng bề mặt không thấm
Bề mặt không thấm là lớp phủ mặt đất… 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

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đ ồ án t ốt

nghiệp

bề mặt không thấm của quân Hoàng Mai. Theo báo cáo về hiện trạng sử dụng đất năm
2009 của quận Hoàng Mai ta thấy tổng diện tích đất của quận 41,04 km².
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: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đ ồ án t ốt

nghiệp

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 Tiến Sĩ Nguyễn 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 của 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.

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đ ồ án t ốt

nghiệp

- 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.
- 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.

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đ ồ án t ốt

nghiệp

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
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

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đ ồ án t ốt

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
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).

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

nghiệp

Đ ồ án t ốt

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
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.

SV: Lê Thanh Huỳnh

Trắc Địa Mỏ - CT K56