ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ CÔNG NGHỆ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI
KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

TÔ XUÂN THỌ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ CÔNG NGHỆ GIS THÀNH
LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI GIAI ĐOẠN 2010 - 2017
HUYỆN BA VÌ - THÀNH PHỐ HÀ NỘI

HÀ NỘI, NĂM 2018


TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG HÀ NỘI
KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

TÔ XUÂN THỌ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG ẢNH VIỄN THÁM VÀ CÔNG NGHỆ GIS THÀNH
LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI GIAI ĐOẠN 2010 - 2017
HUYỆN BA VÌ - THÀNH PHỐ HÀ NỘI
Chuyên ngành

: Quản lý đất đai

Mã ngành

: 7850103

NGƢỜI HƢỚNG DẪN :ThS. BÙI THỊ CẨM NGỌC

HÀ NỘI, NĂM 2018


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập tại Trường Đại học Tài nguyên và Môi
trường Hà Nội đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, động viên, giúp đỡ của
các thầy cô giáo Khoa Quản lý đất đai và Khoa Trắc địa - Bản đồ.
Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, bản thân em đã không ngừng học hỏi, nghiên
cứu và tham khảo nhiều tài liệu cũng như thực tập tại đơn vị sản xuất. Trong quá trình
thực hiện, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ quý báu của các cán bộ kỹ thuật tại đơn vị
sản xuất, các thầy, cô trong Khoa Quản lý đất đai, Trường Đại học Tài nguyên và Môi
trường Hà Nội. Qua đây cho em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, cô giáo trong
Khoa, đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô giáo ThS. Bùi Thị Cẩm Ngọc người
đã hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Để thực hiện đồ án em đã rất cố gắng, nhưng do thời gian có hạn và vốn kiến thức
khoa học còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự
giúp đỡ và những ý kiến đóng góp của thầy, cô cũng như các bạn bè đồng nghiệp để em
có điều kiện trao đổi, học tập nâng cao kiến thức của bản thân và quyển đồ án được hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện

Tô Xuân Thọ


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài...............................................................................................1

2. Mục đích của đề tài ......................................................................................................2
3. Yêu cầu của đề tài ........................................................................................................2
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ..............................3
1.1. Tổng quát về bản đồ biến động đất đai ...................................................................3
1.1.1. Khái quát về bản đồ biến động đất đai .................................................................3
1.1.2. Các phương pháp thành lập bản đồ biến động đất đai và biến động lớp phủ
bề mặt ..............................................................................................................................5
1.1.3. So sánh các phương pháp thành lập bản đồ biến động ........................................11
1.1.4. Tình hình thành lập bản đồ biến động đất đai trên thế giới .................................12
1.1.5. Ứng dụng bản đồ biến động trong quản lý đất đai tại Việt Nam ........................14
1.2. Tổng quan về viễn thám và GIS ...........................................................................16
1.2.1.Tổng quan về viễn thám .......................................................................................16
1.2.2. Tổng quan về GIS ................................................................................................20
1.2.3. Giới thiệu về cấu trúc cơ sở dữ liệu trong GIS ....................................................23
1.2.4.Các mô hình dữ liệu địa lý ...................................................................................26
1.2.5. Giới thiệu về phần mềm ArcGIS 10.3 .................................................................28
1.3. Ứng dụng của viễn thám, công nghệ GIS tại Việt Nam và trên thế giới ..............32
1.4. Nghiên cứu sử dụng tư liệu ảnh Landsat trong thành lập bản đồ biến động đất đai
và bản đồ lớp phủ bề mặt...............................................................................................33
CHƢƠNG II: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..37
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: .........................................................................37
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..........................................................................................37
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................37
2.2. Nội dung nghiên cứu ..............................................................................................37
2.2.1. Đánh giá điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội của huyện Ba Vì, Thành phố
Hà Nội............................................................................................................................37
2.2.2. Quy trình thành lập bản đồ biến động đất đai .....................................................37
2.2.3. Ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS thành lập bản đồ lớp phủ năm 2010
và năm 2017 huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội ...............................................................37

2.2.4. Ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS thành lập bản đồ biến động đất đai
giai đoạn 2010 - 2017 huyện Ba Vì – thành phố Hà Nội ..............................................37
2.2.5. Đánh giá việc sử dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS thành lập bản đồ biến
động đất đai huyện Ba Vì, Thành phố Hà Nội. .............................................................37
2.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................37
2.3.1. Phương pháp thu thập – phân tích xử lý số liệu ..................................................37
2.3.2. Phương pháp khảo sát thực địa ............................................................................38
2.3.3. Phương pháp bản đồ ............................................................................................38
2.3.4. Phương pháp xử lý ảnh bằng công nghệ số .........................................................38
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ...............................................................40
3.1. Điều kiện tự nhiên – kinh tế xã hội của huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội ..............40
3.1.1. Khái quát về điều kiện tự nhiên, tài nguyên thiên nhiên .....................................40
3.1.2. Ðiều kiện kinh tế xã hội.......................................................................................42
3.1.3. Hiện trạng sử dụng đất ........................................................................................44
3.2. Thành lập bản đồ lớp phủ huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội. ................................46
3.2.1. Tư liệu ảnh Landsat .............................................................................................46
3.2.2 Quy trình thành lập bản đồ lớp phủ ......................................................................49
3.2.3. Tiền xử lý ảnh ......................................................................................................50
3.2.4. Các bước tiến hành thành lập bản đồ lớp phủ huyện Ba Vì từ ảnh Landsat ......56
3.2.5. Đánh giá độ chính xác kết quả phân loại .............................................................64
3.2.6. Biên tập bản đồ lớp phủ huyện Ba Vì .................................................................67
3.3. Thành lập bản đồ biến động đất đai giai doạn 2010 – 2017 tại huyện Ba Vì, thành
phố Hà Nội.....................................................................................................................71
3.3.1. Quy trình thành lập bản đồ biến động đất đai .....................................................71
3.3.2. Thành lập bản đồ biến động đất đai huyện Ba Vì giai đoạn 2010-2017 .............72
3.3. Kết quả đánh giá độ chính xác và thống kê biến động .........................................77
3.4. Nhận xét về kết quả giải đoán ...............................................................................79
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................80
1. Kết luận......................................................................................................................80

2. Kiến nghị ...................................................................................................................80
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................81
PHỤC LỤC


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

STT

Ký hiệu

Nội dung

viết tắt

Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System)

1

GIS

2

ETM+

3

OLI

4

ENVI

Phần mềm xử lý ảnh (Enviroment for Visualizing Images)

5

UBND

Ủy ban nhân dân

6

CSDL

Cơ sở dữ liệu

7

ROI

Bộ cảm biến của Landsat 7 (Enhanced Thematic Mapper Plus)
Bộ thu nhận ảnh mặt đất (Operational Land Imager)

Region Of Interest


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Một số chỉ tiêu kinh tế tổng hợp của huyện Ba Vì .......................................43
Bảng 3.2: Diện tích, cơ cấu các loại đất chính năm 2017 .............................................44

Bảng 3.3: Hiện trạng sử dụng đất huyện ba Vì năm 2017 ............................................45
Bảng 3.4: Số vệ tinh NASA đã phóng ...........................................................................46
Bảng 3.5: Tư liệu ảnh Landsat sử dụng trong nghiên cứu ............................................47
Bảng 3.6: Bảng mô tả các loại đất .................................................................................58
Bảng 3.7: Mẫu giải đoán ảnh vệ tinh .............................................................................58
Bảng 3.8: Thống kê các loại đất giai đoạn 2010 – 2017 ...............................................78
Bảng 3.9: Thống kê sự biến động đất đai giai đoạn 2010 – 2017 .................................78


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp so sánh sau phân loại ..........5
Hình 1.2: Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa
thời gian ...........................................................................................................................6
Hình 1.3: Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp mạng nhị phân ....................8
Hình 1.4: Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp mạng nhị phân ..................10
Hình 1.5: Nguyên lý thu nhận dữ liệu viễn thám. .........................................................17
Hình 1.6: Các thành phần của GIS ................................................................................21
Hình 1.7: Dữ liệu không gian trong GIS .......................................................................23
Hình 1.8: Dữ liệu Raster trong GIS ...............................................................................24
Hình 1.9: Bản đồ với mô hình dữ liệu vector ................................................................25
Hình 1.10: Sơ đồ cấu trúc của Geodatabase ..................................................................28
Hình 1.11: Sơ đồ các phần của ArcGIS.........................................................................29
Hình 1.12: Giao diện phần mềm ENVI 4.6 .....................................................................31
Hình 3.1: Vị trí địa lý huyện Ba Vì ...............................................................................40
Hình 3.2: Biểu đồ cơ cấu đất đai khu vực nghiên cứu ..................................................44
Hình 3.3: Vệ tinh Landsat 8 ..........................................................................................47
Hình 3.4: Ảnh Landsat 7 chụp vào ngày 31/10/2010 ....................................................48
Hình 3.5: Ảnh Landsat 8 chụp vào ngày 04/06/2017 ....................................................48
Hình 3.6: Quy trình thành lập bản đồ lớp phủ ...............................................................49
Hình 3.7: Tăng cường chất lượng ảnh ...........................................................................50

Hình 3.8: Hộp thoại Basic Tools .....................................................................................51
Hình 3.9: Thực hiện ghép các kênh ảnh ........................................................................52
Hình 3.10: Kênh ảnh Landsat sau khi ghép ...................................................................52
Hình 3.11: File Vector ranh giới các huyện được load trên nền ảnh ................................53
Hình 3.12: Vị trí ranh giới huyện Ba Vì ..........................................................................54
Hình 3.13:File vector huyện Ba Vì..................................................................................54
Hình 3.14: Hộp thoại Export EVF Layers to ROI ...........................................................55
Hình 3.15: Hộp thoại Spatial Subset via ROI Parameter .................................................55
Hình 3.16: Ảnh cắt khu vực huyện Ba Vì năm 2010 ....................................................56
Hình 3.17: Ảnh cắt khu vực huyện Ba Vì năm 2017 ....................................................56
Hình 3.18: Hộp thoại ROI Tool .....................................................................................60


Hình 3.19: Bảng các mẫu được chọn...............................................................................61
Hình 3.20: Kết quả so sánh mẫu năm 2010 .....................................................................61
Hình 3.21: Kết quả so sánh mẫu năm 2017 .....................................................................62
Hình 3.22: Hộp thoại Classification Imput File ............................................................63
Hình 3.23: Hộp thoại Maximum Likehood Parameters ...................................................63
Hình 3.24: Kết quả phân loại năm 2010 ..........................................................................64
Hình 3.25: Kết quả phân loại năm 2017 ........................................................................64
Hình 3.26: File chuyển sang vector huyện Ba Vì 2017.................................................66
Hình 3.27: Chuyển file sang dạng shp...........................................................................67
Hình 3.28: Hộp thoại Data Frame Properties ................................................................68
Hình 3.29: Hộp thoại Table Of Contents.......................................................................69
Hình 3.30: Tạo lưới cho bản đồ .....................................................................................70
Hình 3.31: Quy trình thành lập bản đồ biến động .........................................................72
Hình 3.32: Nhập dữ liệu ................................................................................................73
Hình 3.33: Bảng hộp thoại Add Data ............................................................................73
Hình 3.34: Bảng hội thoại Intersect ...............................................................................74
Hình 3.35: Kết quả chồng xếp 2 nền lớp phủ năm 2010 và 2017 .................................74

Hình 3.36: Bảng thuộc tính ...........................................................................................75
Hình 3.37: Bảng Field Calculator ..................................................................................75
Hình 3.38: Gán mã biến động bằng công cụ Select by Attributes ................................76
Hình 3.39: Bảng Layer Properties .................................................................................76
Hình 3.40: Xuất kết quả sang excel ...............................................................................77
Hình 3.41: Thay đổi dện tích giữa hai thời điểm nghiên cứu ........................................79


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đất đai là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, có giới hạn về số lượng, có vị trí cố
định trong không gian, không thể di chuyển theo ý muốn chủ quan của con người. Đất
đai là tư liệu sản xuất không gì thay thế được, đặc biệt là đối với nông nghiệp. Một
trong những chỉ tiêu đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia đôi khi còn được tính
theo mức độ biến động trong quá trình sử dụng đất của quốc gia đó.
Với sức ép của quá trình gia tăng dân số, kết hợp với sử dụng đất đai thiếu bền
vững đã gây sức ép lớn lên quá trình sử dụng đất. Vì vậy nghiên cứu sự thay đổi trong
quá trình sử dụng đất là căn cứ khoa học để đưa ra những chính sách sử dụng đất đai
phù hợp nhằm nâng cao mức sống của người dân, đem lại hiệu quả cao hơn cả về kinh
tế - xã hội và môi trường.
Huyện Ba Vì là một huyện ngoại thành của thành phố Hà Nội, đặc biệt trong
những năm qua với sự chuyển mình mạnh mẽ theo hướng công nghiệp hóa - hiện đại
hóa chung của cả nước, đất đai huyện Ba Vì thay đổi nhanh chóng theo hướng giảm
diện tích đất nông nghiệp, tăng diện tích đất phi nông nghiệp chủ yếu là đất sử dụng
vào mục đích công nghiệp và dịch vụ. Trong những năm gần đây, công tác quản lý về
đất đai nói riêng và tình hình thực hiện pháp luật đất đai trên địa bàn huyện đã bắt đầu
đi vào nề nếp. Tuy nhiên, do nhiều nguyên nhân cả khách quan và chủ quan công tác
cập nhật biến động đất đai chưa tốt, chưa kịp thời; cơ sở hạ tầng, trang thiết bị phục vụ
cho công tác chưa đầy đủ, đồng bộ; năng lực cán bộ làm công tác quản lý đất đai ở các
cấp còn chưa cao, nhất là cán bộ địa chính cơ sở.

Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học vũ trụ thì ảnh viễn thám cũng đã xuất
hiện và ngày càng tỏ rõ tính ưu việt trong công tác điều tra, quản lý tài nguyên. Đặc
biệt là sự xuất hiện của các tư liệu viễn thám mới như: SPOT, LANDSAT, ASTER...
có độ phân giải không gian và phân giải phổ cao. Một số tư liệu viễn thám còn có khả
năng chụp lập thể, đặc biệt là có thể cập nhật thông tin nhanh chóng thông qua việc thu
nhận và xử lý ảnh vệ tinh ở nhiều thời điểm khác nhau tạo thành ảnh đa thời gian ở
dạng số, là sản phẩm dễ dàng sử dụng trong các phần mềm phân tích ảnh hiện đại và
có khả năng tích hợp thuận tiện trong hệ thống thông tin địa lý GIS. Đặc biệt việc
phóng vệ tinh VINASAT-1 đầu tiên vào ngày 12/4/2008, vệ tinh VINASAT-2 ngày
16/5/2012, năm 2013 vệ tinh viễn thám đầu tiên VNREDSat-1 do Viện Hàn lâm Khoa

1


học và Công nghệ Việt Nam chủ trì được phóng thành công lên quỹ đạo đã mở ra một
hướng đi mới trong ứng dụng ảnh viễn thám ở Việt Nam.
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của cuộc cách mạng khoa học công
nghệ, các ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information System)
được liên tục phát triển trong lĩnh vực quản lý và bảo vệ tài nguyên môi trường. Sự
phát triển của máy tính có khả năng nhiều hơn, mạnh hơn và các ứng dụng cũng trở
nên thân thiện hơn với người dùng bởi các khả năng hiển thị ba chiều, các công cụ
phân tích không gian và giao diện tùy biến, cho phép truy, xuất dữ liệu một cách
nhanh chóng và chính xác.
Xuất phát từ những yêu cầu thực tế đó, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng
dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS thành lập bản đồ biến động đất đai giai
đoạn 2010 - 2017 huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội”
2. Mục đích của đề tài
- Thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất huyện Ba Vì năm 2010 và 2017 từ tư liệu ảnh
viễn thám
- Nghiên cứu ứng dụng ảnh viễn thám và công nghệ GIS thành lập bản đồ biến

động đất đai giai đoạn 2010 - 2017 huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội.
3. Yêu cầu của đề tài
- Nắm vững quy trình thành lập bản đồ lớp phủ và bản đồ biến động đất đai.
- Sử dụng phần mềm ENVI để giải đoán ảnh viễn thám thành lập bản đồ bản đồ
lớp phủ.
- Sử dụng các chức năng phân tích không gian của GIS để chồng xếp bản đồ lớp
phủ nhằm thành lập bản đồ biến động đất đai và tính toán biến động.

2


CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quát về bản đồ biến động đất đai
1.1.1. Khái quát về bản đồ biến động đất đai
Biến động là sự biến đổi, thay đổi, thay thế trạng thái này bằng một trạng thái
khác liên tục của sự vật, hiện tượng tồn tại trong môi trường tự nhiên cũng như môi
trường xã hội.
Phát hiện biến động là quá trình nhận dạng sự biến đổi, sự khác biệt về trạng thái
của sự vật, hiện tượng bằng cách quan sát chúng tại các thời điểm khác nhau.
Để nghiên cứu biến động đất đai người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp từ nhiều
nguồn tài liệu khác nhau như: số liệu thống kê hàng năm, số liệu kiểm kê hoặc từ các
cuộc điều tra. Các phương pháp này có độ chính xác không cao, tốn nhiều thời gian và
kinh phí, đồng thời chúng không thể hiện được sự thay đổi sử dụng đất từ loại đất này
sang loại đất khác và vị trí không gian của sự thay đổi đó. Thành lập bản đồ biến động
đất đai từ tư liệu viễn thám đa thời gian sẽ khắc phục được những nhược điểm trên.
Đất đai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là
nguồn nội lực, nguồn vốn to lớn của đất nước, là thành phần quan trọng hàng đầu của
môi trường sống, là địa bàn phân bố của các khu dân cư, xây dựng các cơ sở kinh tế,
văn hóa, xã hội, an ninh và quốc phòng. Đất đai có ý nghĩa kinh tế, chính trị, xã hội
sâu sắc trong sự nghiệp xây dựng và bảo vệ tổ quốc

Trong giai đoạn đầu phát triển kinh tế, xã hội, khi mức sống của con người còn
thấp, công năng chủ yếu của đất là tập trung vào sản xuất vật chất, đặc biệt trong sản
xuất nông nghiệp. Khi xã hội phát triển ở mức độ cao hơn, công năng của đất từng
bước được mở rộng, sử dụng đất cũng phức tạp hơn. Đất đai không chỉ cung cấp cho
con người các tư liệu vật chất để sinh tồn và phát triển mà còn cung cấp các điều kiện
cần thiết để hưởng thụ và đáp ứng nhu cầu cho cuộc sống của nhân loại.
Kinh tế xã hội phát triển mạnh, cùng với sự bùng nổ dân số đã làm cho mối quan
hệ giữa con người và đất đai ngày càng trở nên căng thẳng, vấn đề tổ chức và sử dụng
đất theo quan điểm sinh thái và phát triển bền vững càng trở nên quan trọng, bức xúc
và mang tính toàn cầu.
Để quản lý sử dụng đất cấp xã sử dụng bản đồ tỷ lệ lớn và chi tiết 1:2.000,
1:5.000, 1:10.000. Đối với cấp huyện sử dụng bản đồ tỷ lệ lớn và trung bình 1:10.000,
1:25.000, 1:50.000. Với các vùng lớn hơn sử dụng bản đồ tỷ lệ trung bình và tỷ lệ nhỏ.

3


Bản đồ biến động đất đai ngoài các yếu tố nội dung cơ bản của các bản đồ chuyên đề
như: bản đồ địa hình, địa vật, giao thông, thủy văn... phải thể hiện được sự biến động
về sử dụng đất theo thời gian [3].
Các thông tin về tình hình sử dụng đất, biến động đất đai kết hợp với các thông
tin có liên quan là yếu tố quan trọng phục vụ công tác quy hoạch, kế hoạch và quản lý
đất đai để đảm bảo sử dụng đất bền vững, hiệu quả, thân thiện môi trường và quan
trọng nhất là đảm bảo an ninh lương thực.
Các số liệu điều tra về tình hình biến động đất đai có thể đã được phân tích và
thống kê tổng hợp dưới dạng bảng biểu nhưng chưa phân tích hay trình bày số liệu này
dưới dạng không gian địa lý hoặc làm chúng dễ tiếp cận hơn đối với các nhà nghiên
cứu hoặc các nhà hoạch định chính sách. Tiềm năng của hệ thống thông tin địa lý hiện
đại trong việc phân tích dữ liệu không gian để thành lập bản đồ vẫn chưa được ứng
dụng rộng rãi. Việc thể hiện sự biến động của số liệu theo không gian địa lý làm tăng

giá trị của số liệu lên rất nhiều đặc biệt đối với nước ta, một nước có lãnh thổ trải dài
trên 3000km, hai vùng đồng bằng châu thổ rộng lớn tương phản với các vùng miền núi
bao la. Sự đa dạng về đặc điểm kinh tế xã hội và việc sử dụng đất được đánh giá rõ
hơn ở dưới dạng bản đồ.
Ưu điểm của bản đồ biến động đất đai là thể hiện được rõ sự biến động theo
không gian và theo thời gian. Diện tích biến động được thể hiện rõ ràng trên bản đồ,
đồng thời cho chúng ta biết có biến động hay không biến động, hay biến động từ loại
đất nào sang loại đất nào. Nó có thể được kết hợp với nhiều nguồn dữ liệu tham chiếu
khác để phục vụ có hiệu quả cho rất nhiều mục đích khác nhau như quản lý tài nguyên,
môi trường, thống kê, kiểm kê đất đai.
Về cơ bản, bản đồ biến động đất đai được thành lập trên cơ sở hai bản đồ hiện
trạng sử dụng đất hoặc bản đồ lớp phủ tại hai thời điểm nghiên cứu vì vậy độ chính
xác của bản đồ này phụ thuộc vào độ chính xác của các bản đồ tại hai thời điểm nghiên
cứu.

4


1.1.2. Các phương pháp thành lập bản đồ biến động đất đai và biến động lớp phủ bề mặt
Tiền đề cơ bản để sử dụng dữ liệu viễn thám nghiên cứu biến động là những thay
đổi lớp phủ trên bề mặt đất phải đưa đến sự thay đổi về giá trị bức xạ và những sự thay
đổi về bức xạ do sự thay đổi lớp phủ phải lớn hơn so với những thay đổi về bức xạ gây
ra bởi các yếu tố khác. Những yếu tố khác bao gồm sự khác biệt về điều kiện khí quyển,
sự khác biệt về góc chiếu tia mặt trời, sự khác biệt về độ ẩm của đất. Ảnh hưởng của các
yếu tố này có thể được giảm từng phần bằng cách chọn dữ liệu thích hợp.
Việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu biến động rất quan trọng. Trước tiên,
chúng ta phải xác định được phương pháp phân loại ảnh được sử dụng. Sau đó cần xác
định rõ yêu cầu nghiên cứu có cần biết chính xác thông tin về nguồn gốc của sự biến
động hay không. Từ đó có sự lựa chọn phương pháp thích hợp. Tuy nhiên tất cả các
nghiên cứu đều cho thấy rằng, các kết quả về biến động đều phải được thể hiện trên

bản đồ biến động và các bảng tổng hợp. Các phương pháp nghiên cứu biến động khác
nhau sẽ cho những bản đồ biến động khác nhau. Có nhiều phương pháp nghiên cứu
biến động thường được sử dụng. Dưới đây là một số phương pháp được sử dụng rộng
rãi để nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến động.
a. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp so sánh sau phân loại
Bản chất của phương pháp này là từ kết quả phân loại ảnh ở hai thời điểm khác
nhau ta thành lập được bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại hai thời điểm đó. Sau đó
chồng ghép hai bản đồ hiện trạng để xây dựng bản đồ biến động.Các bản đồ hiện trạng
có thể thực hiện dưới dạng bản đồ raster.
Quy trình thành lập bản đồ biến động đất đai theo phương pháp này có thể tóm
tắt như hình 1.1.

Hình 1.1: Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp so sánh sau phân loại

5


Phương pháp so sánh sau phân loại được sử dụng rộng rãi nhất, đơn giản, dễ hiểu
và dễ thực hiện. Sau khi ảnh vệ tinh được nắn chỉnh hình học sẽ tiến hành phân loại
độc lập để tạo thành hai bản đồ. Hai bản đồ này được so sánh bằng cách so sánh pixel
tạo thành ma trận biến động.
Theo J. Jensen [13], ưu điểm của phương pháp này cho biết sự thay đổi từ loại
đất gì sang loại đất gì và chúng ta cũng có thể sử dụng các bản đồ hiện trạng sử dụng
đất đã được thành lập trước đó.
b. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian
Phương pháp này thực chất là chồng xếp hai ảnh với nhau để tạo thành ảnh biến
động. Sau đó dựa vào ảnh biến động ta tiến hành phân loại và thành lập bản đồ (hình 1.2).

Hình 1.2: Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp phân loại trực tiếp
ảnh đa thời gian

Ưu điểm của phương pháp này là chỉ phải phân loại một lần. Nhưng nhược điểm
lớn nhất của nó là rất phức tạp trong lấy mẫu vì phải lấy tất cả các mẫu biến động và
không biến động. Hơn nữa, ảnh hưởng của sự thay đổi theo thời gian (các mùa trong
năm) và ảnh hưởng của khí quyển của các ảnh ở các thời điểm khác nhau cũng không
dễ được loại trừ, do đó ảnh hưởng đến độ chính xác của phương pháp.
Thêm vào đó bản đồ biến động đất đai được thành lập theo phương pháp này chỉ
cho ta biết được chỗ biến động và chỗ không biến động chứ không cho biết được biến
động theo xu hướng nào.
c. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp số học
Đây là phương pháp đơn giản để xác định mức độ biến động giữa hai thời điểm
bằng cách sử dụng tỉ số giữa các ảnh trên cùng một kênh hoặc sự khác nhau trên cùng
một kênh của các thời điểm ảnh.

6


Trước tiên các ảnh được nắn về cùng một hệ tọa độ. Sau đó dùng phép các biến
đổi số học để tạo ra các ảnh thay đổi.Phép trừ và phép chia số học được sử dụng trong
trường hợp này.
Nếu ảnh thay đổi là kết quả của phép trừ số học thì khi đó giá trị độ xám của các
pixel trên ảnh thay đổi là một dãy số âm và dương. Các kết quả âm và dương biểu thị
mức độ biến đổi của các vùng, còn giá trị 0 thể hiện sự không thay đổi.Với giá trị độ
xám từ 0 đến 255 thì giá trị pixel thay đổi trong khoảng từ -255 đến + 255.Thông
thường để tránh kết quả mang giá trị âm người ta cộng thêm một hằng số không đổi.
Công thức toán học để biểu diễn là Dijk = BVijk (1) - BVijk (2) + c
Trong đó:
Dijk: giá trị độ xám của pixel thay đổi
BVijk (1): giá trị độ xám của ảnh thời điểm 1
BVijk (2): giá trị độ xám của ảnh thời điểm 2
c: là một hằng số (c = 127)

i: chỉ số dòng; j: chỉ số cột
k: Kênh ảnh (ví dụ kênh 4 trên ảnh Landsat TM).
Ảnh thay đổi được tạo ra bằng cách tổ hợp giá trị độ xám theo luật phân bố chuẩn
Gauss. Vị trí nào có pixel không thay đổi, độ xám biểu diễn xung quanh giá trị trung
bình, vị trí có pixel thay đổi được biểu diễn ở phần biên của đường phân bố [6].
Cũng tương tự như vậy, nếu ảnh thay đổi được tạo ra từ phép chia số học thì giá
tri của các pixel trên ảnh là một tỷ số chứng tỏ ở đó có sự thay đổi, nếu bằng 1 thì
không có sự thay đổi.
Giá trị giới hạn trên ảnh thay đổi (tạo ra bởi phép trừ số học) và ảnh tỷ số kênh sẽ
quyết định ngưỡng giữa ranh giới sự thay đổi - không thay đổi, và được biểu thị bằng
biểu đồ độ xám của ảnh thay đổi.
Thông thường độ lệch chuẩn sẽ được lựa chọn và kiểm tra theo kinh nghiệm.
Nhưng ngược lại, hầu hết các nhà phân tích đều sử dụng phương pháp thử nghiệm
nhiều hơn phương pháp kinh nghiệm. Giá trị ngưỡng của sự thay đổi sẽ được xác định
khi bắt gặp giá trị thay đổi trên thực tế.
Vì vậy, để xác định được ta cần phải hiểu rõ về khu vực nghiên cứu, thậm chí
phải lựa chọn một số vùng biến động và ghi lại để hiển thị trên vùng nghiên cứu mà

7


người lựa chọn biết rõ. Tuy nhiên kỹ thuật này có thể kết hợp với các kỹ thuật khác để
nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến động hiệu quả.
d. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp sử dụng mạng nhị phân
Đây là một phương pháp xác định biến động rất hiệu quả [14]. Đầu tiên tiến hành
lựa chọn để phân tích ảnh thứ nhất tại thời điểm n. Ảnh thứ 2 có thể sớm hơn ảnh thứ
nhất (n-1) hoặc muộn hơn (n+1). Các ảnh đều được nắn chỉnh về cùng một hệ tọa độ.
Tiến hành phân loại ảnh thứ nhất theo phương pháp phân loại thông thường. Tiếp
theo lần lượt chọn 1 trong các kênh (ví dụ kênh 3) từ hai ảnh để tạo ra các tệp dữ liệu
mới. Các tệp dữ liệu này sẽ được phân tích bằng các phép biến đổi số học (như tỷ số

kênh, các phép cộng, trừ, nhân, chia để tạo sự khác nhau của ảnh hoặc phương pháp
phân tích thành phần chính) để tính toán các chỉ số và tạo ra một ảnh mới.

Hình 1.3: Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp mạng nhị phân
Sau đó sử dụng kỹ thuật phân ngưỡng để xác định các vùng thay đổi và không
thay đổi trên ảnh mới này theo phương pháp số học đã trình bày ở trên. Ảnh thay đổi
sẽ được ghi lại trên một tệp "mạng nhị phân" chỉ có hai giá trị "thay đổi" và "không
thay đổi". Và phải hết sức cẩn thận trong việc thành lập mạng lưới này. Sau đó mạng
nhị phân này được chồng phủ lên ảnh thứ hai để phân tích và chỉ ra các pixel thay
đổi.Khi đó chỉ có các pixel được xác định là có sự thay đổi được phân loại trên ảnh thứ

8


hai này. Sau đó, phương pháp so sánh sau phân loại truyền thống được ứng dụng để
tìm ra thông tin về biến động.Sơ đồ của phương pháp thể hiện trong hình 1.3.
Ưu điểm của phương pháp này là giảm được sai số xác định biến động do bỏ sót
hoặc cộng thêm vào và cung cấp cụ thể thông tin về sự biến động từ loại gì sang loại
gì. Phương pháp này có thể phân tích được số lượng nhỏ các vùng thay đổi giữa hai
thời điểm. Ở hầu hết các vùng nghiên cứu, trong giai đoạn từ 1-5 năm thì diện tích
biến động thường không lớn quá 10% diện tích toàn bộ vùng nghiên cứu, vì vậy
phương pháp này khá thích hợp để thành lập bản đồ những vùng có biến động nhỏ.
Nhưng bất lợi lớn nhất của phương pháp này là rất phức tạp, đỏi hỏi một số bước
thực hiện và kết quả cuối cùng phụ thuộc vào chất lượng của mạng nhị phân đã được
sử dụng để phân tích. Tuy nhiên để nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến
động thì đây là một phương pháp rất hữu dụng.
e. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp chồng xếp ảnh phân loại lên bản
đồ đã có
Trong một số trường hợp mà khu vực nghiên cứu đã có bản đồ hiện trạng được
thành lập từ ảnh viễn thám (ví dụ ảnh hàng không) hoặc đã có bản đồ được số hóa thì

thay vì sử dụng ảnh viễn thám ở thời điểm 1 chúng ta sử dụng các nguồn dữ liệu đã
sẵn có. Tiến hành phân loại ảnh ở thời điểm thứ hai, sau đó tiến hành so sánh các pixel
tương tự như phương pháp so sánh sau phân loại để tìm ra biến động và thông tin biến
động.
Ưu điểm của phương pháp này là sử dụng được nguồn dữ liệu đã biết, giảm được
nguồn sai số do bỏ sót hay tổng quát và biết được thông tin chi tiết về sự biến động.
Hơn nữa chỉ cần phân loại độc lập ảnh ở thời điểm 2.
Tuy nhiên phương pháp này cũng có nhược điểm là dữ liệu số hóa có thể không
đủ độ chính xác hoặc dữ liệu bản đồ không tương thích với hệ thống phân loại.
g.Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp cộng màu trên một kênh ảnh
Trong phương pháp này ta chọn một kênh ảnh nhất định (ví dụ kênh 1) sau đó
ghi từng ảnh ở các thời điểm lên một băng từ đặc biệt của hệ thống xử lý ảnh số. Khi
đó màu sắc của dữ liệu ảnh chồng xếp sẽ cho thấy sự biến động hay không biến động
theo nguyên lý tổ hợp màu.

9


Ví dụ có hai ảnh Landsat TM năm 1992 và năm 1998. Gán màu lục cho kênh 1
của ảnh năm 1992, gán màu đỏ cho kênh 1 của ảnh năm 1998, gán màu chàm cho một
kênh 1 của ảnh trống. Khi đó tất cả các vùng không có sự thay đổi giữa hai thời điểm
sẽ có màu vàng (theo nguyên lý cộng màu, tổ hợp màu chàm và màu đỏ tạo thành màu
vàng). Như yậy căn cứ vào màu sắc ta có thể định lượng được sự thay đổi.

Hình 1.4: Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp mạng nhị phân
Ưu điểm của phương pháp này có thể xác định được biến động của hai thậm chí
ba thời điểm ảnh ở cùng một lần xử lý ảnh (hình 1.4).
Tuy nhiên kỹ thuật xử lý ảnh theo phương pháp này không cung cấp được số liệu
cụ thể về diện tích biến động từ loại đất này sang loại đất khác. Tuy vậy đây là phương
pháp tối ưu để nghiên cứu biến động trên phạm vi rộng lớn như vùng hoặc lãnh thổ.

h. Thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp kết hợp
Thực chất việc thành lập bản đồ biến động bằng phương pháp này là véc tơ hóa
những vùng biến động từ tư liệu ảnh có độ phân giải cao như ảnh SPOT Pan 10x10m
hoặc ảnh hàng không.
Nếu dữ liệu ảnh tại một thời điểm có độ phân giải thấp hơn ta tiến hành phân loại
ảnh đó theo phương pháp phân loại không kiểm định. Từ ảnh phân loại không kiểm
định tạo ra được bản đồ hiện trạng tại thời điểm đó. Tiếp theo chồng xếp bản đồ lên
trên ảnh có độ phân giải cao để phát hiện biến động. Sau đó tiến hành véc tơ hóa
những vùng biến động. Việc khoanh vẽ những vùng xảy ra biến động trên ảnh được
thực hiện dễ dàng nhờ phương pháp giải đoán bằng mắt dựa vào các chuẩn đoán đọc
như chuẩn hình dạng, chuẩn cấu trúc, chuẩn kích thước... Chính vì vậy, phương pháp
này rất thông dụng khi người xử lý sử dụng phương pháp giải đoán bằng mắt ảnh hàng
không của cả hai thời điểm.

10


Quá trình xử lý được thực hiện dễ dàng hơn nếu thỏa mãn hai yếu tố:
- Nếu hai ảnh được hiển thị trên màn hình cùng lúc, bên cạnh nhau.
- Các tính chất hình học của ảnh là như nhau, được định hướng như nhau thì khi vẽ
một đối tượng trên một ảnh thì trên ảnh kia đối tượng đó có cùng kích thước, hình dạng.
Ứng dụng hiệu quả nhất của phương pháp này là nghiên cứu biến động sau thiên
tai. Sau cơn bão nhiệt đới lịch sử Hugo với tốc độ gió 135 dặm/giờ xảy ra vào ngày 22
tháng 9 năm 1989 tại bang Carolina (Mỹ), người ta đã dùng phương pháp này để
nghiên cứu những biến động do cơn bão gây ra. Anh hàng không chụp ngày 5 tháng 10
năm 1989 được nắn chỉnh hình học theo bản đồ năm 1988. Từ đó các nhà phân tích đã
xác định được những tòa nhà không bị phá hủy, những tòa nhà bị phá hủy hoàn toàn,
hay phá hủy một phần, những ngôi nhà bị xê dịch hay những tòa nhà đang được xây
dựng lại và những biến động về sự bồi tụ hay xói lở của vùng bờ biển.
Ưu điểm của phương pháp này là độ chính xác cao và cung cấp đầy đủ thông tin

về biến động tuy nhiên phương pháp này chỉ thực hiện trên ảnh độ phân giải cao.
1.1.3. So sánh các phương pháp thành lập bản đồ biến động
Từ các kết quả thực nghiệm của các nghiên cứu đã công bố cho thấy:
- Các phương pháp thành lập bản đồ biến động trừ các phương pháp liên quan
đến phép phân loại thông thường, các phương pháp còn lại đều phải xác định ngưỡng
phân chia bằng thực nghiệm để tách các pixel biến động và không biến động. Trên
thực tế, việc xác định ngưỡng chính xác là vấn đề không đơn giản.
- Các phương pháp như phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian, phương pháp số học,
phương pháp mạng nhị phân, phương pháp cộng màu đều rất đòi hỏi người xử lý phải
có trình độ và hiểu biết nhất định về kỹ thuật xử lý ảnh. Vì vậy khó thực hiện với
những người không phải thuộc cơ quan chuyên môn. Thêm vào đó, để phát hiện biến
động thực sự, các phương pháp này đòi hỏi những tư liệu viễn thám phải được thu thập
cùng thời điểm trong các năm. Tuy nhiên, rất khó để có thể thu nhận được dữ liệu viễn
thám trong cùng một thời điểm của các năm, đặc biệt là ở vùng nhiệt đới, nơi mà mây
che phủ phổ biến nhiều ngày trong năm. Đồng thời cũng phải lưu ý tới độ ẩm của đất
và lượng nước còn trên thảm thực vật trong trường hợp thời tiết lâu ngày không mưa
và vừa mới mưa xong tại thời điểm thu nhận ảnh.

11


- Phương pháp so sánh sau phân loại là một trong số các phương pháp được sử
dụng rộng rãi nhất. Bản đồ biến động được thành lập từ kết quả phân loại có kiểm định
đạt độ chính xác cao nhất [14].
- Trong phương pháp so sánh sau phân loại, ảnh của từng thời điểm được phân
loại độc lập nên tránh được nhiều vấn đề như không phải chuẩn hóa ảnh hưởng của khí
quyển và bộ cảm ứng điện từ trên ảnh chụp tại các thời điểm khác nhau, không phải
lấy mẫu lại kích thước pixel trong trường hợp dữ liệu đa thời gian không cùng độ phân
giải không gian. Ngoài ra, phương pháp này cũng là phương pháp phù hợp cho việc
chuyển kết quả phân loại về hệ thông tin địa lý GIS để phân tích biến động sau phân loại.

Phương pháp này được cho là ít nhạy cảm với những thay đổi phổ của đối tượng
do sự khác nhau của độ ẩm đất và chỉ số thực vật.
Tuy nhiên phương pháp này có hạn chế là phụ thuộc vào độ chính xác của từng
ảnh phân loại và tốn kém khá nhiều thời gian.
1.1.4. Tình hình thành lập bản đồ biến động đất đai trên thế giới
Biến động sử dụng đất và sự thay đổi lớp phủ thực vật là vấn đề quan trọng trong
một loạt các vấn đề nghiên cứu về biến đổi môi trường toàn cầu. Nguyên nhân chính
của sự biến động đó là do các hoạt động của con người dẫn đến nguy cơ mất an ninh
lương thực và suy giảm khả năng chống đỡ và tái sản xuất của hệ thống lớp phủ thực
vật và rừng.
Việc nghiên cứu biến động và thành lập bản đồ biến động sử dụng đất đã được
thực hiện ở nhiều quốc gia. Trong đó phương pháp được sử dụng hiệu quả nhất là kết
họp tư liệu ảnh viễn thám và GIS [2].
a. Malaysia
Ở Malaysia, để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất của huyện Rawang tỉnh
Selangor, Trung tâm viễn thám Kalaysian đã sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh Landsat TM
chụp năm 1988 và năm 1995 trên khu vực nghiên cứu rộng 441km2.
Ảnh chụp năm 1988 được nắn chỉnh hình học theo bản đồ địa hình, sau đó ảnh
chụp năm 1995 được nắn theo ảnh năm 1988 theo phương pháp nắn ảnh về ảnh với sai
số trung phương nhỏ hơn 0,5 pixel.
Sử dụng tất cả các kênh để tổ họp màu giả. Dùng phương pháp phân loại trực tiếp
ảnh đa thời gian và thành lập bản đồ lớp phủ. Để tìm ra thông tin về sử dụng đất từ các
lớp phủ, tác giả đã kết họp với dữ liệu bản đồ và các tri thức cơ sở sau đó biểu diễn

12


chúng theo đúng quy phạm. Cuối cùng kết họp bản đồ hiện trạng sử dụng đất, các hiểu
biết về lớp phủ thực vật để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất.
b. Thái Lan

Để nghiên cứu ảnh hưởng của các hoạt động con người đến sự thay đổi sử dụng
đất và lớp phủ thực vật, các nhà nghiên cứu đã chọn thực nghiệm 5 vùng nghiên cứu
trên toàn bộ lãnh thổ phía Bắc (huyện Mae Chaem thành phố Chiang Mai), phía Tây
(Kanchanaburi), phía Nam (The Ao Sawi Area), phía Đông (The Eastern Sea Board)
phía Đông Bắc (Phusithan, Sakol Nakom- Nakom Phanom).
Tư liệu nghiên cứu là ảnh yệ tinh Landsat năm 1990, 1999. Phương pháp nghiên
cứu là phương pháp được sử dụng rộng rãi. Đầu tiên tiến hành phân loại độc lập hai
ảnh vệ tinh sau đó sử dụng chức năng phân tích không gian của GIS để tính toán biến
động và thành lập bản đồ biến động.
c. Iran
Ở Iran, việc nghiên cứu biến động sử dụng đất bằng tư liệu viễn thám được áp
dụng ngay từ những năm 90 của thế kỷ trước. Năm 1996 đã thành lập được bản đồ
biến động sử dụng đất của tỉnh Gillan bằng tư liệu viễn thám. Bản đồ biến động sử
dụng đất của thành phố Mashhad được thành lập bằng tư liệu ảnh Landsat theo phương
pháp phân loại Fuzzy.
Một tác giả ở trường Đại học Zanjan đã kết họp kỹ thuật viễn thám và công nghệ
GIS để thành lập bản đồ biến động sử dụng đất của thành phố Bonab và Maraghen.
Dựa trên tư liệu thu thập được là ảnh yệ tinh Landsat năm 1989 và năm 1998, bản đồ
địa hình tỷ lệ 1:25.000 và 1:50.000 khu vực nghiên cứu. Trước tiên hai ảnh yệ tinh
được nắn chỉnh hình học theo bản đồ địa hình. Tiến hành phân loại độc lập hai ảnh đó
để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 1989 và 1998. Sau đó sử dụng chức
năng của phần mềm GIS để xác định biến động và thành lập bản đồ biến động sử dụng
đất.
d. Hy Lạp
Ở Hy Lạp, việc thành lập bản đồ biến động lớp phủ và bản đồ biến động sử dụng
đất tỷ lệ lớn từ tư liệu ảnh viễn thám đã được nghiên cứu thực nghiệm trên khu vực
đảo Lesvos thuộc vùng biển Địa Trung Hải. Khu vực nghiên cứu rộng 163000ha, tư
liệu ảnh thu thập được gồm 6 thời điểm kéo dài trong 27 năm. Gồm ảnh Landsat MSS
1975, TM 1987, TM 1995, TM 1999, ETM 2000, ETM 2001.

13


Các ảnh vệ tinh được phân loại độc lập theo phương pháp xác suất cực đại dựa
trên các vùng mẫu được lựa chọn từ số liệu mặt đất, từ ảnh hàng không và ảnh vệ tinh
độ phân giải cao như Ikonos, Quickbird.
Dữ liệu ảnh sau phân loại được xử lý dựa trên mạng xác suất điều kiện gồm các
nút thể hiện sự thay đổi ngẫu nhiên và các cạnh thể hiện sự phụ thuộc vào các điều
kiện giả định. Sau đó sử dụng phương pháp so sánh để thành lập bản đồ biến động sử
dụng đất ở các thời điểm từ mạng đó. Khi đó độ chính xác của bản đồ biến động sử
dụng đất phụ thuộc vào độ chính xác của ảnh sau nắn chỉnh, độ chính xác phân loại và
độ chính xác của bản đồ biến động sử dụng đất.
1.1.5. Ứng dụng bản đồ biến động trong quản lý đất đai tại Việt Nam
Công nghệ viễn thám có thế mạnh trong việc xác định hiện trạng và biến động
của lớp phủ mặt đất, trong đó có tình hình sử dụng và quản lý đất đai. Ngay từ những
năm 80, trong khuôn khổ hoạt động của ủy ban Nghiên cứu Vũ trụ Việt Nam, Trung
tâm Viễn thám (trước là Phòng Viễn thám) đã chủ trì và thực hiện cùng với một số cơ
quan của các ngành, bộ khác dự án thành lập bộ bản đồ Hiện trạng sử dụng đất ở tỷ lệ
1: 250 000 của cả nước bằng tư liệu ảnh viễn thám. Bộ bản đồ này sau đó được sử
dụng như là một tài liệu chính dùng để thành lập bộ bản đồ ở tỷ lệ 1: 1 000 000.
Trong đợt tổng kiểm kê đất đai năm 2000, Trung tâm Viễn thám đã tích cực tham
gia bằng việc xử lý và cung cấp bình đồ ảnh vệ tinh cho 32 tỉnh và đã cử cán bộ xuống
tập huấn cho các địa phương về việc sử dụng loại ảnh này trong việc điều tra hiện
trạng sử dụng đất.
Trong năm 2000-2002 đã tiến hành thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học xây
dựng quy trình thành lập bản đồ sử dụng đất bằng tư liệu viễn thám. Kết quả đã đưa ra
được quy trình và bộ mẫu giải đoán ảnh vệ tinh SPOT 4 phục vụ cho công tác này.
Trong thời gian từ tháng 10 năm 2002 đến tháng 04 năm 2003 đã tiến hành thực
hiện dự án sản xuất thử nghiệm “Sử dụng ảnh vệ tinh để thành lập bản đồ hiện trạng sử
dụng đất cấp huyện của tỉnh Cà Mau”. Kết quả của dự án cho phép kết luận, với loại

ảnh vệ tinh SPOT 4 hoàn toàn có thể dùng điều tra, thành lập bản đồ hiện trạng sử
dụng đất cấp huyện ở tỷ lệ 1: 25 000. Sản phẩm sản xuất thử của dự án này còn có bộ
bản đồ của 2 huyện Ngọc Hiển, Đầm Dơi và Trần Văn Thời có độ tin cậy cao, được
địa phương chấp nhận và đưa vào sử dụng.
Trong đợt tổng kiểm kê đất đai năm 2005, việc ứng dụng công nghệ viễn thám đã
được triển khai một cách sâu rộng hơn. Được phép của Bộ, ngay trong các năm 2003-

14


2004, Trung tâm Viễn thám đã đặt mua ảnh vệ tinh SPOT 5 phủ trùm nhiều vùng của
cả nước, đồng thời đã tiến hành xây dựng bản đồ nền và bản đồ ảnh vệ tinh phục vụ
cho công tác kiểm kê đất đai cho 13 tỉnh là những địa phương không có đủ bản đồ địa
hình và bản đồ địa chính. Sản phẩm gồm có 1379 mảnh bản đồ ảnh vệ tinh SPOT 5 ở
tỷ lệ 1: 10 000 của 1284 xã; 1090 mảnh bản đồ nền ở tỷ lệ 1: 10 000 và 1299 mảnh ở
tỷ lệ 1: 5 000 của 1085 xã. Ngoài ra, còn tiến hành thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng
đất và kiểm kê đất đai cho huyện Hoành Bồ (Quảng Ninh) của cả 2 cấp là cấp xã và
cấp huyện.
Có thể nói rằng, bằng tư liệu ảnh viễn thám hoàn toàn cho phép chúng ta có thể
chủ động tiến hành điều tra về tình hình sử dụng đất của tất cả các cấp đơn vị hành
chính với độ tin cậy cao, nhanh chóng. Điều đó sẽ rất có ý nghĩa trong việc theo dõi và
cập nhật những biến động về sử dụng đất đai, trong điều kiện nước ta đang trong quá
trình phát triển kinh tế - xã hội diễn ra sôi động như hiện nay.
Một số đề tài nghiên cứu về biến động đất đai ở Việt Nam:
- Đề tài “ Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ biến động đất nông
nghiệp khực huyện Từ Liêm, thành phố Hà Nội giai đoạn 1996-2013’’(Bùi Thanh
Hương, 2015), Tác giả đã thành lập được bản đồ biến động đất nông nghiệp của huyện
Từ Liêm, thành phố Hà Nội; đưa ra được sự biến động đất nông nghiệp sẽ phải chuyển
múc đích sử dụng cho Công nghiệp hóa – Đô thị hóa đến năm 2013.
- Đề tài “ Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ biến động lớp phủ bề mặt

tại thành phố Huế, tỉnh Thừa Thiên Huế giai đoạn 2005-2012’’(Trần Văn Nguyện,
Hoàng Thị Lệ Thương, Đàm Thị Huyền Trang, 2013), Đề tài đã thành lập bản đồ biến
động lớp phủ bề mặt từ ảnh viễn thám, chỉ ra chiều hướng, diện tích và vị trí không
gian biến động một số loài đất đặc biệt là đất nông nghiệp.
- Đề tài “Ứng dụng ảnh phân giải cao SPOT để nghiên cứu biến động sử dụng
đất huyện Thường Tín giai đoạn 2000-2011 và đưa ra dự báo tốc độ phát triển năm
2015’’. Đề tài đã khảo sát khả năng sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải cao cho việc theo
dõi biến động một số loại ình sử dụng đất; đề xuất quy trình thành lập bản đồ biến
động. Đặc biệt tác giả sử dụng mô hình dự báo MARKOV để dự báo các loại hình sử
dụng đất tại khu vực huyện Thường Tín, thành phố Hà Nội.

15


1.2.

Tổng quan về viễn thám và GIS

1.2.1.Tổng quan về viễn thám
1. Định nghĩa
Viễn thám (Remote sensing) được hiểu là một khoa học và nghệ thuật để thu
nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc
phân tích tài liệu thu nhận bằng nghiên cứu.
Viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng, được đo từ một khoảng
cách cách xa vật không cần tiếp xúc với nó. Năng lượng được đo trong các hệ viễn thám
hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm...(D. A. Land Grete, 1978) [12].
Phương pháp viễn thám là phương pháp sử dụng năng lượng điện từ như ánh
sáng, nhiệt, sóng cực ngắn như một phương tiện để điều tra và đo đạc những đặc tính
của đối tượng (Floy Sabin 1987) [12]. Định nghĩa này loại trừ những quan trắc về
điện từ và trọng lực vì những quan trắc đó thuộc lĩnh vực địa vật lý, sử dụng để đo

những trường lực nhiều hơn là đo các bức xạ điện từ.
Viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng, được đo từ một
khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với nó. Năng lượng được đo trong các hệ
viễn thám hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm... (D.A. Land Grete,
1978) [4].
1. Nguyên lý cơ bản của viễn thám
Viễn thám nghiên cứu đối tượng bằng giải đoán và tách lọc thông tin từ dữ liệu
ảnh chụp hàng không, hoặc bằng việc giải đoán ảnh vệ tinh dạng số.
Các dữ liệu dưới dạng ảnh chụp và ảnh số được thu nhận dựa trên việc ghi nhận
năng lượng bức xạ (không ảnh và ảnh vệ tinh) và sóng phản hồi (ảnh radar) phát ra từ
vật thể khi khảo sát. Năng lượng phổ dưới dạng sóng điện từ, nằm trên các dải phổ
khác nhau, cùng cho thông tin về một vật thể từ nhiều góc độ sẽ góp phần giải đoán
đối tượng một cách chính xác hơn.
Nếu biết trước phổ phát xạ, phản xạ (emited/reflectecd) chuẩn của vật thể trong
phòng thí nghiệm, xác định bằng các máy đo phổ, ta có thể giải đoán vật thể bằng cách
phân tích đường cong phổ thu nhận được từ ảnh vệ tinh.
Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin
chủ yếu về đặc tính của đối tượng.Ảnh viễn thám cung cấp thông tin về các vật thể
tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước. Đo lường và phân tích năng

16