TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS PHÂN TÍCH BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI THỜI KỲ 1996 – 2008 TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN THỦ ĐỨC, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN

BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

TÍCH HỢP CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS
PHÂN TÍCH BIẾN ĐỘNG ĐẤT ĐAI THỜI KỲ
1996 – 2008 TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN THỦ ĐỨC,
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

SVTH :
MSSV :
LỚP
:
KHÓA :
NGÀNH :

LÊ ĐÌNH TÂN
05151046
DH05DC
2005 – 2009
Công nghệ Địa chính

-TP.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009-

Trang 1


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

LỜI CÁM ƠN
Xin chân thành biết ơn Cha, Mẹ đã nuôi dưỡng và là chỗ dựa vững chắc cho con
trong suốt cuộc đời, đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho con học tập và nghiên cứu.
Xin gởi lời cám ơn đến toàn thể quý thầy cô khoa Quản Lý Đất Đai và Bất Động
Sản đã truyền thụ những kiến thức và hỗ trợ cho em trong suốt quá trình học tập và
nghiên cứu tại khoa.
Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thạc sỹ Nguyễn Ngọc Thy,
bằng tâm huyết của người giảng dạy, Cô đã góp ý, hướng dẫn tỉ mỉ, tận tình cho luận văn
của em. Em xin được gởi lời cảm ơn đến Cô đã giúp đỡ em suốt thời gian thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn chú Sinh (giám đốc), chú Lâm (phó giám đốc), anh Minh
(trưởng phòng), chị Nga, chị Nhung và các anh chị khác ở Trung tâm Ứng dụng Công
nghệ Viễn thám miền Nam đã tạo điều kiện tốt nhất và nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt
thời gian làm luận văn tốt nghiệp.
Xin cám ơn các bạn học niên khóa 2005 - 2009 đã giúp đỡ tôi trong suốt bốn năm
học tập và nghiên cứu ở trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh.
Kính mong sự giúp đỡ của quý thầy cô để luận văn của em được hoàn thiện hơn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn tất cả những tình cảm và sự giúp đỡ hết
sức quý giá đó.

Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2009
Sinh viên thực hiện

Lê Đình Tân

Trang 2


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................ 1
PHẦN I: TỔNG QUAN................................................................................................. 3
I.1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu: ..................................................................... 3
I.1.1. Cơ sở khoa học: ............................................................................................... 3
I.1.2. Cơ sở pháp lý: ................................................................................................ 16
I.1.3. Cơ sở thực tiễn: ............................................................................................. 16
I.2. Giới thiệu khu vực nghiên cứu: ............................................................................ 18
I.3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu: ................................................................ 19
I.3.1. Nội dung nghiên cứu: .................................................................................... 19
I.3.2. Phương pháp nghiên cứu:.............................................................................. 19
I.3.3. Quy trình thực hiện:....................................................................................... 20
PHẦN II: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ......................................................................... 21
II.1. Giới thiệu điều kiện tự nhiên – kinh tế – xã hội của quận Thủ Đức:................. 21
II.1.1. Điều kiện tự nhiên:........................................................................................ 21
II.1.2. Tài nguyên thiên nhiên: ............................................................................... 23
II.1.3. Điều kiện kinh tế - xã hội: ............................................................................ 24
II.2. Giới thiệu phần mềm: .......................................................................................... 26
II.2.1. Phần mềm ENVI:.......................................................................................... 26
II.2.2. Phần mềm IDRISI: ....................................................................................... 27
II.3. Đánh giá chất lượng dữ liệu ảnh vệ tinh hiện có: ............................................. 28
II.4. Thành lập bản đồ HTSDĐ của quận Thủ Đức từ ảnh vệ tinh: ......................... 29

II.4.1. Ghép ảnh và cắt sơ bộ vùng ảnh thuộc khu vực nghiên cứu: .................... 31
II.4.2. Tăng cường chất lượng ảnh: ....................................................................... 33
II.4.3. Xác định yêu cầu kỹ thuật đối với bản đồ HTSDĐ quận Thủ Đức: .......... 36
II.4.4. Đăng ký ảnh: ................................................................................................ 38
II.4.5. Phân loại ảnh vệ tinh bằng phương pháp phân loại có giám định: ............ 40
II.4.6. Đánh giá kết quả phân loại ảnh vệ tinh: .................................................... 43
II.4.7. Một số xử lý sau phân loại: .......................................................................... 45
II.5. Chuyển dữ liệu bản đồ vào phần mềm IDRISI: ................................................. 50
II.6. Đánh giá biến động đất đai ở 2 giai đoạn 1996 – 2002 và 2002 – 2008: ........... 51
II.6.1. Đánh giá biến động đất đai giai đoạn 1996 – 2002: .................................... 52
II.6.2. Đánh giá biến động đất đai giai đoạn 2002 – 2008: .................................... 55
II.7. Dự báo quy mô và phân tích diễn tiến sử dụng đất của quận Thủ Đức:........... 57
II.7.1. Kiểm tra độ chính xác của mô hình MARKOV trong việc dự đoán quy
mô sử dụng đất của quận Thủ Đức: ........................................................................... 57
II.7.2. Dự báo quy mô và phân tích diễn tiến sử dụng đất của quận Thủ Đức:.... 59
II.8. Đánh giá chung và hướng mở rộng đề tài: ........................................................ 61
II.8.1. Đánh giá chung: ......................................................................................... 61
Trang 3


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

II.8.2. Hướng mở rộng đề tài: ............................................................................... 61
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 64

Trang 4

Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1. Nguyên tắc nguyên cứu biến động đất đai sau phân loại ................................. 3
Hình 2. Dải phổ điện từ ............................................................................................... 5
Hình 3. Viễn thám thụ động và viễn thám chủ động .................................................... 5
Hình 4. Quá trình viễn thám thu nhận dữ liệu ............................................................. 6
Hình 5. Quy trình hoạt động của hệ thống vệ tinh SPOT ............................................. 6
Hình 6. Khả năng thám sát nghiêng và chụp lặp của vệ tinh SPOT .............................. 7
Hình 7. Cách chụp ảnh SPOT lập thể .......................................................................... 7
Hình 8. Cấu trúc vệ tinh LANDSAT 7 ......................................................................... 9
Hình 9. Quỹ đạo đồng bộ mặt trời của vệ tinh LANDSAT 4 và 5 ............................... 9
Hình 10. Mô hình công nghệ GIS ............................................................................. 13
Hình 11. Các thành phần của GIS ............................................................................. 13
Hình 12. Sơ đồ vị trí quận Thủ Đức .......................................................................... 21
Hình 13. Tạo project mới cho phần mềm ENVI trước khi làm việc ........................... 29
Hình 14. Dùng Layer Stacking ghép các kênh ảnh thành ảnh đa phổ ......................... 31
Hình 15. Kết quả sau khi ghép các kênh ảnh ............................................................. 32
Hình 16. Cắt sơ bộ vùng ảnh bao phủ khu vực quận Thủ Đức ................................... 32
Hình 17. Phần ảnh LANDSAT 7 và SPOT-4 bao phủ quận Thủ Đức ........................ 33
Hình 18. Ảnh LANDSAT trước và sau khi tăng cường độ sắc nét ............................. 33
Hình 19. Hiệu chỉnh độ tương phản bằng Histogram ................................................. 34
Hình 20. Ảnh năm 2008 trước và sau khi được tăng cường độ tương phản ............... 34
Hình 21. Ảnh năm 2002 được tổ hợp màu thực và tổ hợp màu giả hồng ngoại .......... 35
Hình 22. Ảnh năm 2002 trước và sau khi sử dụng bộ lọc Low Pass 3x3 .................... 36
Hình 23. Thiết lập các thông số của hệ tọa độ VN-2000 cho ENVI ........................... 38
Hình 24. Đăng ký ảnh theo lớp giao thông của bản đồ địa hình ................................. 39

Hình 25. Lớp giao thông được chồng lên ảnh vệ tinh đã nắn ..................................... 40
Hình 26. Kết quả lấy mẫu giải đoán trên ảnh năm 2002 ............................................ 41
Hình 27. Mức độ phân biệt giữa các vùng mẫu trên ảnh vệ tinh năm 2002 ................ 42
Hình 28. Kết quả sau phân loại của ảnh năm 2002 .................................................... 42
Hình 29. Ảnh năm 2008 sau phân loại được lọc, phân tích Đa số và gộp lớp ............ 46
Hình 30. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Thủ Đức năm 1996 ............................. 47
Hình 31. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Thủ Đức năm 2002 ............................. 48
Hình 32. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Thủ Đức năm 2008 ............................. 49
Hình 33. Tạo Project mới trong IDRISI Explorer ...................................................... 50
Hình 34. Bộ bản đồ hiện trạng được xuất qua dạng raster của phần mềm IDRISI ..... 50
Hình 35. Công cụ CROSSTAB của IDRISI .............................................................. 51
Hình 36. Bản đồ biến động sử dụng đất quận Thủ Đức giai đoạn 1996 – 2002 .......... 53
Hình 37. Bản đồ biến động sử dụng đất quận Thủ Đức giai đoạn 2002 – 2008 .......... 55
Hình 38. Module MARKOV của phần mềm IDRISI Andes ...................................... 57
Trang 5


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

Hình 39. Chuỗi các bản đồ xác suất chuyển đổi của từng LUT
giai đoạn 1996 – 2002 ............................................................................................... 57

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Các kênh phổ HRV......................................................................................... 8
Bảng 2. Các kênh phổ HRVIR ..................................................................................... 8
Bảng 3. Hệ thống các thiết bị thu và tính chất cơ bản của vệ tinh LANDSAT ........... 10
Bảng 4. Cơ cấu các nhóm đất..................................................................................... 24
Bảng 5. Tỷ lệ bản đồ nền dùng để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất................ 37

Bảng 6. Các khoanh đất phải thể hiện trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất .................. 38
Bảng 7. Một số đặc điểm của khóa giải đoán ............................................................. 41
Bảng 8. Độ chính xác phân loại tổng thể ảnh vệ tinh năm 1996 ................................. 43
Bảng 9. Độ chính xác phân loại từng loại hình sử dụng đất năm 1996 ....................... 43
Bảng 10. Độ chính xác phân loại tổng thể ảnh vệ tinh năm 2002 ............................... 44
Bảng 11. Độ chính xác phân loại từng loại hình sử dụng đất năm 2002...................... 44
Bảng 12. Độ chính xác phân loại tổng thể ảnh vệ tinh năm 2008 ............................... 44
Bảng 13. Độ chính xác phân loại từng loại hình sử dụng đất năm 2008...................... 45
Bảng 14. Ma trận chuyển đổi diện tích sử dụng đất giai đoạn 1996 – 2002 ................ 52
Bảng 15. Ma trận chuyển đổi diện tích sử dụng đất giai đoạn 2002 – 2008 ................ 56
Bảng 16. Ma trận mô tả số lượng pixel được kỳ vọng sẽ chuyển đổi trong
giai đoạn 1996 – 2002................................................................................................ 58
Bảng 17. Ma trận mô tả xác suất chuyển đổi giữa các LUT trong
giai đoạn 1996 – 2002................................................................................................ 58
Bảng 18. Đánh giá độ chính xác của mô hình dự đoán biến động MARKOV ............ 58
Bảng 19. Quy luật chuyển đổi đất đai của chu kỳ 6 năm ............................................ 59
Bảng 20. Quy mô sử dụng đất các năm 1996, 2002, 2008, 2014, 2020, 2026, 2032 ... 59
Biểu đồ 1. Biểu đồ biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 1996-2002 .................. 52
Biểu đồ 2. Biểu đồ biến động diện tích sử dụng đất giai đoạn 2002-2008 .................. 56
Biểu đồ 3. Biểu đồ xu hướng sử dụng đất đai trên địa bàn quận Thủ Đức
từ năm 1996 đến năm 2032........................................................................................ 60

DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1: Quy trình tổng quát thực hiện đề tài ............................................................. 20
Sơ đồ 2. Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ ảnh vệ tinh ................. 30
Sơ đồ 3. Quy trình thực hiện hướng mở rộng đề tài.................................................... 62

Trang 6

Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CAD: Computer Aided Design
CCD: Charge Coupled Device (Bộ ghép nối điện tích)
COGO: Coordinate Geometry (Tọa độ Địa lý)
CP: Personal Computer (Máy tính cá nhân)
CSDL: Cơ sở dữ liệu
DEM: Digital Elevation Model
ENVI: The Environment for Visualizing Images
ERTS: Earth Resource Technology Sectellite (Kỹ thuật vệ tinh thăm dò Trái đất)
ETM +: Enhanced Thematic Mapper Plus
GIS: Geography Information System (Hệ thống thông tin Địa lý)
HRV VIR: High Resolution Visible and Middle Infrared
HRV: High Resolution Visible
HTSDĐ: Hiện trạng sử dụng đất
JIP: JPEG 2000 Interactive Protocol
LUT: Land Utilization Type (loại hình sử dụng đất)
MCE: Multi-Criteria Evaluation (Đánh giá đa chỉ tiêu)
MSS: Multispectral scanner (Máy quét đa phổ)
OGC: Open Geospatial Consortium
ROI: Region Of Interest (vùng quan tâm)
SPOT-GRS: Grid Reference System (Hệ thống lưới quy chiếu toàn cầu)
TM: Thematic mapper (Bộ cảm lập bản đồ chuyên đề)
TP: Thành phố
UBND: Ủy ban Nhân dân
WLC: Weighted Linear Combination (Tổ hợp tuyến tính có trọng số)

Trang 7


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

TÓM TẮT
Sinh viên thực hiện: Lê Đình Tân, Khoa Quản lý Đất đai & Bất động sản,
Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh.
Đề tài: “Tích hợp công nghệ Viễn thám và GIS để phân tích biến động đất đai
giai đoạn 1996 - 2008 trên địa bàn quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh”
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Ngọc Thy, Bộ môn Công nghệ Địa chính,
Khoa Quản lý Đất đai & Bất động sản Trường Đại Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh.
Nội dung tóm tắt của báo cáo:
Trong 10 năm trở lại đây, quá trình đô thị hóa diễn ra mạnh và nhanh chóng trên
phạm vi rộng. Thủ Đức là một quận ngoại ô phía Đông – Bắc của thành phố Hồ Chí
Minh, được thành lập theo Nghị định số 03-CP của Chính phủ ban hành ngày
06\01\1997, có quá trình biến động đất đai rõ nhất vì quận có vị trí thuận lợi, là cữa
ngõ phía Bắc của thành phố. Vì vậy, công tác quản lý nguồn tài nguyên đất đai và theo
dõi biến động được đưa lên hàng đầu nhằm góp phần khai thác hiệu quả đất đai.
Công nghệ Viễn thám ngày một phổ biến ở nước ta vì lợi ích to lớn mà nó mang
lại trong việc quản lý tài nguyên thiên nhiên cũng như đất đai. Viễn thám cung cấp
những giải nhanh chóng, chính xác và dễ dàng cho nhà quản lý. Bên cạnh đó, hệ thống
thông tin Địa lý (GIS) lại có khả năng hỗ trợ quyết định rất tốt, giúp nhà quản lý đưa ra
những nhận xét đúng đắn để từ đó có những quyết định phù hợp. Như vậy, việc tích
hợp Công nghệ Viễn thám và GIS là tất yếu để tạo ra một nguồn thông tin đáng tin cậy
về những đặc trưng địa lý nhằm mục đích theo dõi, phân tích những biến đổi của tài
nguyên thiên nhiên nói chung và tài nguyên đất đai nói riêng.
Hiện nay, có nhiều phần mềm GIS cung cấp các phương pháp giúp đơn giản hóa

việc phân tích biến động đất đai nhưng vẫn đảm độ chính xác và nhanh chóng, thể hiện
tính ưu việt so với phương pháp truyền thống.
Với đặc điểm nêu trên, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Tích hợp công
nghệ Viễn thám và GIS để phân tích biến động đất đai giai đoạn 1996 - 2008 trên
địa bàn quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh”.
Về dữ liệu, chúng tôi sử dụng 3 ảnh vệ tinh được chụp tại các năm 1996, 2002 và
2008 thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất các năm tương ứng bằng phần mềm
ENVI để làm dữ liệu đầu vào cho quá trình phân tích biến động đất đai.
Về phương pháp nghiên cứu, đề tài tiến hành 3 công đoạn:
- Sử dụng phần mềm ENVI xử lý và giải đoán ảnh vệ tinh, thành lập bản đồ hiện
trạng của quận Thủ Đức các năm 1996, 2002, 2008.
- Sử dụng module CROSSTAB của phần mềm IDRISI Andes phân tích biến
động đất đai tại quận Thủ Đức qua 2 giai đoạn: 1996 – 2002 và 2002 – 2008.
- Sử dụng module MARKOV mô hình hóa biến động đất đai cho một giai đoạn
nhất định (bằng một ma trận ghi lại xác suất chuyển đổi). Sau đó dự đoán quy mô sử
dụng đất các năm 2014, 2020, 2026, 2032; đồng thời phân tích diễn tiến sử dụng đất.
Viễn thám là nguồn dữ liệu tốt cho hệ thống thông tin Địa lý. Và việc tích hợp
giữa công nghệ viễn thám và hệ thống thông tin Địa lý phục vụ công tác quản lý tài
nguyên đất đai và môi trường là hoàn toàn khả thi, mang lại sự hiệu quả trong công
việc về thời gian và công sức.
Trang 8


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong 10 năm trở lại đây, nền kinh tế nước ta ngày một lớn mạnh kéo theo tốc
độ đô thị hóa diễn ra rất nhanh và mạnh mẽ và loại hình sử dụng đất cũng có những

thay đổi đáng kể. Do đó, nhu cầu về một nguồn thông tin miêu tả những đặc trưng của
địa lý nhằm trau dồi kiến thức về những biến động trong sử dụng đất đai, đồng thời
việc mô tả sự sử dụng đất trong tương lai được đặt lên hàng đầu.
Ở TP.Hồ Chí Minh, những biến động trong quá trính sử dụng đất đai ở các quận,
huyện ngoại thành, như ở quận Thủ Đức, diễn ra khá nhanh và phức tạp. Điều này gây
ra nhiều khó khăn cho công tác theo dõi quản lý biến động đất đai nếu vẫn sử dụng các
phương pháp truyền thống.
Cho đến nay, Công nghệ Viễn thám tuy không còn quá mới đối với nước ta,
nhưng tầm quan trọng của nó trong quá trình quản lý tài nguyên thiên nhiên, môi
trường và nhất là trong quản lý đất đai thì không thể phủ nhận (ứng dụng ảnh vệ tinh
để theo dõi biến động đất đai, hiện chỉnh bản đồ địa hình, thành lập bản đồ thực
phủ…); Với sự hỗ trợ của công nghệ này, việc quản lý các nguồn tài nguyên sẽ trở nên
đơn giản và thuận tiện hơn so với công nghệ truyền thống. Bên cạnh đó, Hệ thống
thông tin Địa lý (GIS) lại có khả năng hỗ trợ quyết định rất tốt, giúp nhà quản lý đưa ra
những nhận xét đúng đắn để từ đó có những quyết định phù hợp. Như vậy, việc tích
hợp Công nghệ Viễn thám và Hệ thống thông tin Địa lý là tất yếu để tạo ra một nguồn
thông tin đáng tin cậy về những đặc trưng địa lý nhằm mục đích theo dõi, phân tích
những biến đổi của môi trường nói chung và tài nguyên đất đai nói riêng.
Hiện nay, có rất nhiều phần mềm hỗ trợ cho quá trình tích hợp giữa Công nghệ
Viễn thám và GIS. Có phần mềm chỉ chuyên về xử lý ảnh (như ENVI, ILWIS,
ERDAS,…) và cũng có những phần mềm đảm nhiệm cả việc xử lý ảnh lẫn phân tích
GIS (như IDRISI, ArcView GIS, ArcGIS…). Mặt khác, với hàm chức năng chuyên về
phân tích những biến động và chuỗi thời gian như MARKOV, nhà quản lý có thể theo
dõi diễn biến cũng như dự đoán được các xu hướng biến động đất đai trong tương lai.
Với những lý do nêu trên, chúng tôi quyết định thực hiện đề tài: “Tích hợp công
nghệ Viễn thám và GIS để phân tích biến động đất đai giai đoạn 1996 - 2008 trên
địa bàn quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh”.

Trang 9

Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

1. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
- Ứng dụng ENVI thành lập các bản đồ hiện trạng sử dụng đất quận Thủ Đức,
TP.Hồ Chí Minh tỷ lệ 1:10.000 các năm 1996, 2002, 2008 từ ảnh vệ tinh.
- Sử dụng module CROSSTAB của phần mềm IDRISI Andes phân tích biến
động đất đai từ năm 1996 đến năm 2008 nhằm kiểm tra, theo dõi sự chuyển đổi về mặt
không gian giữa các loại hình sử dụng đất khác nhau tại khu vực quận Thủ Đức.
- Ứng dụng module MARKOV của phần mềm IDRISI Andes mô hình hóa quá
trình biến động đất đai từ năm 1996 đến năm 2008 trên địa bàn quận Thủ Đức, từ đó
phân tích diễn tiến và dự đoán quy mô sử dụng đất trong tương lai.
2. Đối tượng nghiên cứu:
- Ảnh vệ tinh:
+ Ảnh LANDSAT 7 được chụp năm 2002, có độ phân giải mặt đất là 28,5m.
+ Ảnh SPOT-4 và SPOT-5 được chụp tại các thời điểm 1996 và 2008, có độ
phân giải mặt đất lần lượt là 20m và 10m (ảnh SPOT đa phổ).
- Các loại hình sử dụng đất và biến động của chúng trên địa bàn quận Thủ Đức,
bao gồm: Đất trồng cây lâu năm, Đất trồng cây hàng năm, Đất xây dựng (trong đó có
đất ở đô thị, đất khu công nghiệp, đất giao thông, đất trụ sở cơ quan,…), Đất trống và
Mặt nước.
- Phần mềm xử lý thông tin ảnh vệ tinh: ENVI phiên bản 4.4.
- Phần mềm GIS: IDRISI Andes (Phiên bản15.0).
- Mô hình chuỗi MARKOV.
3. Phạm vi nghiên cứu:
- Phạm vi không gian: Đề tài được thực hiện dựa trên cơ sở dữ liệu trong phạm vi
ranh giới của quận Thủ Đức, TP.Hồ Chí Minh.
- Phạm vi thời gian: Đề tài nghiên cứu giai đoạn 1996 - 2008. Trong đó chia ra 2

giai đoạn nhỏ là 1996 - 2002 và 2002 - 2008.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
- Ý nghĩa khoa học: Góp phần khẳng định và mở rộng khả năng ứng dụng công
nghệ Viễn thám và GIS trong quản lý tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là phân tích biến
động đất đai.
- Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài được thực hiện sẽ đóng góp thêm một công cụ mới,
hiệu quả phục vụ công tác phân tích và dự đoán biến động đất đai.

Trang 10


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

PHẦN I: TỔNG QUAN
I.1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu:
I.1.1. Cơ sở khoa học:
1. Một số khái niệm về bản đồ sử dụng đất:
a. Bản đồ hiện trạng sử dụng đất (HTSDĐ):
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất là bản đồ thể hiện sự phân bổ các loại hình sử
dụng đất (LUT) theo quy định về chỉ tiêu kiểm kê theo mục đích sử dụng đất tại thời
điểm kiểm kê đất đai và được lập theo đơn vị hành chính các cấp, vùng địa lý tự nhiên
- kinh tế và cả nước.
b. Bản đồ biến động đất đai:
Khái niệm:
Bản đồ biến động sử dụng đất đai là bản đồ thể hiện sự chuyển đổi diện tích của
từng LUT tại thời điểm đầu sang các LUT tại thời điểm tiếp theo tại một khu vực nhất
định.
Các loại biến động đất đai:

- Biến động về chất dẫn đến biến động về lượng và ngược lại
- Biến động về diện tích đối tượng hay là biến động về số lượng
- Biến động về tính chất đối tượng song không có biến động về diện tích
Một số phương pháp phân tích biến động đất đai như:
- Phương pháp phân loại ảnh đa thời gian,
- Phương pháp lập ảnh hiệu hoặc ảnh chia,
- Phương pháp phân tích Vector biến động ,
- Phương pháp phân tích biến động bằng GIS,
- Phương pháp nghiên cứu biến động sau phân loại:
Nguyên tắc nghiên cứu biến động tài nguyên đất sau phân loại:
Đây là phương pháp thông dụng nhất được áp dụng trong việc tích hợp Viễn
thám và GIS để nghiên cứu biến động đất đai. Bản chất của phương pháp là so sánh
kết quả phân loại ảnh vệ tinh để tìm ra sự biến động. Tuần tự tiến hành như sau:

Hình 1. Nguyên tắc nguyên cứu biến động đất đai sau phân loại
- Tiến hành phân loại theo hệ thống phân loại giống nhau. Những đơn vị khác
nhau giữa hai kết quả phân loại phải là những đơn vị mới xuất hiện ở trên ảnh này mà
không có ở ảnh kia.
Trang 11


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

- Sử dụng các phương pháp GIS tiến hành tính toán để thành lập bản đồ biến
động và ma trận biến động. Trên ma trận này, các đơn vị của bản đồ nằm trên đường
chéo của ma trận là những đơn vị không biến động, còn về hai phía đường chéo là
những đơn vị biến động với những tính chất cụ thể của quá trình biến động.
Các phương pháp GIS sẽ cho chúng ta kết quả nghiên cứu biến động một cách

nhanh chóng và có độ chính xác cao. Chính khả năng chồng xếp dữ liệu không gian đã
tạo ra những kết quả tổng quát và trực quan về lớp phủ mặt đất. Bên cạnh đó, việc
chồng xếp dữ liệu không gian còn cho chúng ta xác định được xu hướng biến đổi của
đối tượng cũng như tính chất của sự biến đổi đó.
2. Công nghệ viễn thám:
a. Khái niệm:
Trong những năm gần đây, Viễn thám (Remote Sensing) đã được nghiên cứu ứng
dụng khá phổ biến trng nhiều lĩnh vực khác nhau và được xem như là phương pháp rất
hiệu quả trong việc xây dựng, cập nhật dữ liệu không gian phục vụ công tác quản lý tài
nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường… Đây là kỹ thuật nghiên cứu các đối
tượng mà không có sự tiếp xúc trực tiếp với những đối tượng đó.
Viễn thám (Remote Sensing) được định nghĩa bằng nhiều từ ngữ khác nhau,
nhưng nói chung đều thống nhất theo quan điểm chung là khoa học và công nghệ thu
thập thông tin của vật thể mà không tiếp xúc trực tiếp với vật thể đó. Định nghĩa sau
đây có thể coi là tiêu biểu: “Viễn thám là khoa học và công nghệ mà theo đó các đặc
tính đối tượng quan tâm được nhận diện, đo đạc, phân tích các tính chất mà không có
sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng”. Đối tượng trong định nghĩa này có thể hiểu là một
đối tượng cụ thể, một vùng hay một hiện tượng.
Một vệ tinh mang bộ cảm biến viễn thám để quan sát mặt đất được gọi là vệ tinh
viễn thám hay vệ tinh quan sát mặt đất. Các vệ tinh này được phân biệt bỡi các đặc
trưng về độ cao, quỹ đạo và cảm biến được sử dụng.
* Vệ tinh viễn thám có thể được chia thành các nhóm chính sau:
+ Vệ tinh khí tượng địa tĩnh: GMS (Geosynchronous Meteorological Satellite) ở
độ cao 36.000km.
+ Vệ tinh khí tượng quỹ đạo cực: NOAA (quan sát khí tượng và giám sát thực
phủ) ở độ cao 850km.
+ Vệ tinh tài nguyên: LANDSAT – độ cao 705km và SPOT – độ cao 832km…
(quan sát tài nguyên mặt đất).
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 cần phải đo lường và phân tích trong viễn thám. Một

thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể được gọi là bộ
cảm biến. Bộ cảm biến có thể là các máy chụp ảnh hoặc máy quét. Phương tiện mang
các bộ cảm biến được gọi là vật mang, đó có thể là máy bay, khinh khí cầu, tàu con
thoi hoặc là vệ tinh… Thuật ngữ Remote Sensing (Viễn thám) được sử dụng đầu tiên ở
Mỹ vào năm 1960 bao gồm tất cả các lĩnh vực như: không ảnh, giải đoán ảnh, địa chất
ảnh…

Trang 12


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

* Viễn thám được phân thành 3 loại cơ bản ứng với vùng bước sóng sử dụng:
+ Viễn thám trong giải sóng nhìn thấy và hồng ngoại phản xạ:
Nguồn năng lượng chính là bức xạ mặt trời. Mặt trời cung cấp một bức xạ có
bước sóng ưu thế ở 0,5µm. Tư liệu viễn thám nhận được dựa vào sự phản xạ từ bề mặt
vật thể và Trái đất. Vì vậy các thông tin về vật thể có thể được xác định chủ yếu từ các
phổ phản xạ. Tuy nhiên, RADAR là trường hợp ngoại lệ khi không sử dụng năng
lượng Mặt trời.

Hình 2. Dải phổ điện từ.
+ Viễn thám hồng ngoại nhiệt:
Nguồn năng lượng bức xạ nhiệt đươc sử dụng là bức xạ nhiệt do chính vật thể
sản sinh ra. Mỗi vật thể trong nhiệt độ bình thường đều tự phát ra một bức xạ (ưu thế
tại bước sóng 10µm).
+ Viễn thám siêu cao tần:
Trong viễn thám siêu cao tần, hai loại kỹ thuật chủ động và bị động đều được áp
dụng. Đối với viễn thám bị động, thông tin nhận được dựa vào bức xạ siêu cao tần do

chính vật thể phát ra, trong khi viễn thám siêu cao tần chủ động lại thu những phản xạ
sóng từ các vật thể khi chúng được cung cấp năng lượng riêng (điển hình là công nghệ
RADAR).

Hình 3. Viễn thám thụ động và viễn thám chủ động
Trang 13


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

* Quá trình viễn thám gồm 2 công đoạn chính:

Hình 4. Quá trình viễn thám thu nhận dữ liệu
+ Công đoạn thu nhận dữ liệu (Data-Acquisition): Liên quan đến các yếu tố về
nguồn bức xạ điện từ (1), môi trường lan truyền bức xạ (2), sự tương tác của bức xạ
với các đối tượng mặt đất (3), hệ thống thiết bị thu nhận (4), dữ liệu viễn thám và
truyền dữ liệu đến mặt đất (5).
+ Công đoạn phân tích dữ liệu (Data-Analysis): Liên quan đến các phương pháp
xử lý nguồn dữ liệu thu nhận được (6), phương pháp giải đoán thông tin viễn thám,
hình thành các loại sản phẩm thông tin (7) cung cấp cho người sử dụng.
b. Giới thiệu về ảnh vệ tinh SPOT và LANDSAT:
1) Ảnh vệ tinh SPOT:
Vệ tinh SPOT-1 được cơ quann hàng không Pháp phóng lên quỹ đạo năm 1986,
sau đó vào các năm 1990, 1993, 1996 và đến nay lần lượt các Vệ tinh SPOT-2, 3, 4 và
5 được đưa vào hoạt động (riêng vệ tinh SPOT-3 đã ngưng hoạt động ngày 14/11/1996
và hỏng hóc hệ thống). Đây là loại vệ tinh có khả năng cho ảnh lập thể dựa trên
nguyên lý thám sát nghiêng.
* Quy trình hoạt động của hệ thống vệ tinh SPOT:

Hình 5. Quy trình hoạt động của hệ thống vệ tinh SPOT
Trang 14


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

* Đặc điểm của hệ thống vệ tinh SPOT:
+ Quỹ đạo:
Độ cao bay: 832km, góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo 98,7o cho phép chụp
được bất kỳ vị trí nào trên bề mặt Trái đất;
Quỹ đạo đồng bộ mặt trời, thời gian vệ tinh bay qua theo giờ địa phương là gần
như nhau (qua xích đạo lúc 10 giờ 30 phút) cho phép chụp ảnh mọi nơi với độ chói của
mặt trời gần như nhau;
Chu kỳ lặp lại là 26 ngày sau khi đã bay vòng quanh Trái đất được 369 lần.

Hình 6. Khả năng thám sát nghiêng và chụp lặp của vệ tinh SPOT
+ Bộ cảm:
Bộ cảm HRV (High Resolution Visible) là máy quét điện tử CCD. HRV có thể
thay đổi góc quan sát nhờ một gương định hướng. Gương này cho phép quan sát
nghiêng 27o nên có thể thu được ảnh lập thể. Riêng SPOT-4 và 5 được trang bị bộ cảm
HRV VIR (High Resolution Visible and Middle Infrared).

Hình 7. Cách chụp ảnh SPOT lập thể
+ Đặc tính dữ liệu:
Mỗi cảnh ảnh của SPOT bao phủ một vùng trên mặt đất rộng 60x60km. Mỗi
cảnh được xác định theo số hiệu cột và hàng trong hệ thống lưới quy chiếu toàn cầu
SPOT-GRS (Grid Reference System). Ảnh SPOT được nhận tại 14 trạm thu trên mặt

Trang 15


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

đất áp dụng cho việc quản lý tài nguyên và thành lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1: 25.000 và
nhỏ hơn.
Bảng 1. Các kênh phổ HRV
Loại ảnh Kênh

Bước sóng (µm)

Đa phổ XS1

0.50 - 0.59 (xanh lục)

20

Đa phổ XS2

0.61 - 0.68 (màu đỏ)

20

Đa phổ XS3

0.79 - 0.89 (hồng ngoại gần)

20

0.51 - 0.73 (nhìn thấy)

10

Toàn sắc

P

Độ phân giải (m)

Bảng 2. Các kênh phổ HRVIR
Loại ảnh Kênh

Bước sóng (µm)

Độ phân
giải (m)

Đa phổ

XI1

0.50 - 0.59 (xanh lục)

20

Đa phổ

XI2

0.61 - 0.68 (màu đỏ)

20

Đa phổ

XI3

0.79 - 0.89 (hồng ngoại gần)

20

Đa phổ

XI4

1.53 - 1.75 (SWIR)

20

Đơn phổ

M

0.61 - 0.68 (màu đỏ)

10

2) Ảnh vệ tinh LANDSAT:
Vệ tinh LANDSAT là tên chung cho hệ thống các vệ tinh chuyên dùng vào mục
đích thăm dò tài nguyên Trái đất. Đầu tiên nó mang tên ERTS (Earth Resource
Technology Sectellite) - kỹ thuật vệ tinh thăm dò Trái đất.
Hệ thống vệ tinh LANDSAT cho tới nay có thể nói là hệ thống vệ tinh mang tính
chất quốc tế vì các lý do:
- Với vệ tinh LANDSAT trong "bầu trời mở" cho phép thu được hình ảnh trên
toàn bộ trái đất.
- Trung tâm tư liệu EROS (EDC) của Mỹ thu được toàn bộ các bức ảnh.
- Mọi người sử dụng ở khắp các nước trên thế giới đều có thể mua các bức ảnh
này với giá ưu tiên giống nhau và có thể mua ở các trạm thu khác nhau.
Hệ thống vệ tinh LANDSAT phóng lên vũ trụ và hoạt động qua các giai đoạn
sau:
• Landsat 1: được phóng lên quỹ đạo ngày 23/07/1972 và ngừng hoạt động ngày
06/01/1978.
• Landsat2: được phóng lên quỹ đạo ngày 22/01/1975 và ngừng hoạt động
27/07/1983.
• Landsat 3: được phóng lên quỹ đạo ngày 05/03/1978 và ngừng hoạt động ngày
07/09/1983.
Trang 16


Ngành Công nghệ Địa chính

•
•
•
•

SVTH: Lê Đình Tân

Landsat 4: được phóng lên quỹ đạo ngày 16/07/1982, đang hoạt động.
Landsat 5: được phóng lên quỹ đạo ngày 01/03/1984, đang hoạt động.
Landsat 6: được phóng lên quỹ đạo và bị nổ ngay sau khi phóng.
Landsat 7: được phóng lên quỹ đạo ngày 25/04/1999, đang hoạt động.

Hình 8. Cấu trúc vệ tinh LANDSAT 7
+ Quỹ đạo bay của vệ tinh LANDSAT 4, 5, 6, 7 được đặt trưng bỡi thông số sau:
- Độ cao bay: 705km
- Góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo: 98,2o
- Quỹ đạo đồng bộ mặt trời và bán lặp lại (chu kỳ lặp là 17 ngày)
- Thời điểm bay qua xích đạo: 9 giờ 45 phút sáng
- Bề rộng tuyến chụp: 185km.

Hình 9. Quỹ đạo đồng bộ mặt trời của vệ tinh LANDSAT 4 và 5
(phỏng theo sơ đồ của NASA)

Trang 17


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

+ Bộ cảm: có 2 loại
- MSS (Multispectral scanner-Máy quét đa phổ)
- TM (Thematic mapper – Bộ cảm lập bản đồ chuyên đề)
Cả hai bộ cảm trên đều là máy quét quang cơ, đó là một bức xạ kế đa phổ tạo ảnh
hai chiều dựa trên sự phối hợp chuyển động giữa vật mang và hệ thống gương quét
vuông góc với hướng bay. Phản xạ phổ sẽ ứng với từng loại lớp phủ mặt đất sẽ có giá

trị khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ điện từ và vật thể. Ảnh LANDSAT cho phép
đo lường phản xạ phổ để có thể xác định hay phân tích được đặc điểm lớp phủ.
+ Đặc tính dữ liệu:
Dữ liệu cung cấp bỡi 2 bộ cảm MSS và TM được chia thành các cảnh ảnh bao
phủ một vùng có kích thước 185km x 185km và được đánh số theo hệ quy chiếu toàn
cầu gồm số liệu của tuyến và hàng (path, row). Các giá trị của pixel được mã hóa 8bit,
tức là cấp độ xám ở trong khoảng 0 – 255.
Bảng 3. Hệ thống các thiết bị thu và tính chất cơ bản của vệ tinh LANDSAT

3. Các phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh:
Giải đoán ảnh viễn thám là quá trình tách thông tin định tính cũng như định
lượng của hình ảnh dựa trên các tri thức chuyên ngành hoặc kinh nghiệm của người
giải đoán. Việc tách thông tin trong công tác viễn thám có thể phân thành 5 loại:
- Phân loại đa phổ
- Phát hiện biến động
- Chiết tách các thông tin tự nhiên
- Xác định các chỉ số
- Xác định các đối tượng đặc biệt.
a. Phương pháp giải đoán ảnh vệ tinh bằng xử lý số:
Các tư liệu thu được trong viễn thám phần lớn là dưới dạng số cho nên vấn đề
giải đoán ảnh bằng xử lý số giữ một vai trò quan trọng và có lẽ cũng là phương pháp
cơ bản trong viễn thám hiện đại. Giải đoán ảnh bằng xử lý số trong viễn thám bao gồm
các giai đoạn sau: Nhập số liệu; Khôi phục và hiệu chỉnh ảnh; Biến đổi ảnh; Phân loại;
Xuất kết quả.
Trang 18


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

Có hai phương pháp phân loại đa phổ:
1) Phương pháp phân loại có giám định:
Phân loại có giám định là một hình thức phân loại mà các chỉ tiêu phân loại được
xác lập dựa trên các vùng mẫu. Vùng mẫu là khu vực mà trên ảnh người giải đoán biết
chắc chắn nó thuộc vào một trong các lớp cần tìm. Dựa vào các vùng mẫu, các tham số
thống kê sẽ được xác định và đó chính là các chỉ tiêu thống kê sử dụng trong quá trình
phân loại sau này.
2) Phương pháp phân loại không giám định:
Tại những khu vực không có một thông tin nào về đối tượng cần phân loại, người
ta sử dụng kỹ thuật phân loại không giám định. Phân loại không giám định chỉ sử dụng
thuần tuý thông tin ảnh. Trình tự thực hiện có thể tóm tắt như sau:
Đầu tiên, các pixel trên ảnh được gộp thành các nhóm có đặc trưng phổ tương
đối đồng nhất bằng kỹ thuật ghép lớp.
Các nhóm này được sử dụng để tính các tham số thống kê cho quá trình phân loại
tiếp theo. Việc xác định các tham số thống kê tệp mẫu phụ thuộc vào các phương pháp
phân loại sẽ được sử dụng. Tuy nhiên phần lớn các phương pháp phân loại đều sử
dụng các tham số như giá trị trung bình tệp mẫu, ma trận, phương sai.
b. Phương pháp giải đoán bằng mắt:
Giải đoán ảnh bằng mắt có thể áp dụng trong mọi điều kiện trang thiết bị. Giải
đoán ảnh bằng mắt là việc sử dụng mắt thường cùng với các dụng cụ quang học như
kính lúp, kính lập thể, máy tổng hợp màu để xác định các đối tượng. Cơ sở để giải
đoán ảnh bằng mắt là các chuẩn giải đoán và khóa giải đoán ảnh.
* Các chuẩn giải đoán ảnh vệ tinh:
+ Chuẩn kích thước
+ Chuẩn hình dạng
+ Chuẩn bóng
+ Chuẩn độ đen
+ Chuẩn màu sắc
+ Chuẩn cấu trúc

+ Chuẩn phân bố
+ Chuẩn mối quan hệ tương hỗ
Nhằm trợ giúp cho công tác giải đoán, người ta thành lập các khóa giải đoán cho
các đối tượng khác nhau. Khóa giải đoán là tập hợp các chuẩn dùng để giải đoán một
đối tượng nhất định. Kết quả giải đoán phụ thuộc vào khóa giải đoán. Mục đích của
việc sử dụng khóa giải đoán là làm chuẩn hóa các kết quả giải đoán của nhiều người
khác nhau. Thông thường, khóa giải đoán do những người có kinh nghiệm và hiểu biết
thành lập dựa trên những vùng nghiên cứu thử nghiệm đã được điều tra kỹ lưỡng. Tất
cả 8 chuẩn giải đoán cùng với các thông tin về thời gian chụp, tỷ lệ ảnh, mùa chụp đều
phải đưa vào khóa giải đoán. Một bộ khóa giải đoán bao gồm phần ảnh và phần mô tả
bằng lời.

Trang 19


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

* Ảnh tổng hợp màu:
Tư liệu ảnh dùng để giải đoán bằng mắt tốt nhất là ảnh tổng hợp màu. Đặc điểm
cơ bản của ảnh tổng hợp màu là sự mã hóa bằng màu các khác biệt về phổ của các đối
tượng. Ở đây chuẩn giải đoán chính là sự tương phản màu được nhấn mạnh nhờ sự lựa
chọn một cách có ý thức phương án tổng hợp màu. Trong trường hợp tư liệu gốc thỏa
mãn các điều kiện kỹ thuật, sử dụng phương án tổng hợp màu chuẩn và điều kiện xử lý
ảnh chặt chẽ thì màu là một chuẩn giải đoán tương đối ổn định.
Một số thiết bị dùng cho tổng hợp màu đa phổ thông dụng trên thế giới và ở nước
ta như:
- Máy chiếu hình đa phổ chuyên dụng MSP-4C (Đức) và AC-90B (Nhật).
- Máy nắn Rectimat - C, Dust 2000 có gắn đầu màu.

- Các máy vi tính có màn hình màu và các trạm làm việc.
c. Đánh giá độ chính xác của kết quả phân loại:
Có hai phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để đánh giá độ chính xác công
tác phân loại đa phổ. Cả hai đều so sánh kết quả thu được từ cách phân loại bằng đối
số với đặc tính “đã biết” của mặt đất trong các vùng thử nghiệm từ các tài liệu tham
khảo. Các khu vực thử nghiệm được đại diện điển hình bằng một hoặc tổ hợp của:
- Các khu vực thử nghiệm đồng nhất cho người giải đoán lựa chọn.
- Các khu vực thử nghiệm hoặc các pixel được chọn một cách ngẫu nhiên.
Đánh giá độ chính xác phương pháp giải đoán bằng xử lý số:
Trong việc xác định độ chính xác phân loại, điều quan trọng là không chỉ nêu lên
độ chính xác tổng thể thông qua tỷ lệ các pixel được phân loại đúng mà còn cần xác
định tính chất sai sót phạm phải của từng loại một và các sai sót mà một quá trình phân
tích ngẫu nhiên có thể sinh ra thông qua chỉ tiêu Kappa.
Chỉ tiêu Kappa này nằm trong phạm vi từ 0 đến 1 và biểu thị sự giảm theo tỷ lệ
về sai số được thực hiện bằng một yếu tố phân loại hoàn toàn ngẫu nhiên. Do vậy, giá
trị 0,75 sẽ chỉ ra rằng các yếu tố phân loại đã tránh được 75% các sai số mà một quá
trình hoàn toàn ngẫu nhiên có thể sinh ra.
Kích thước của vùng mẫu cũng cần phải được cân nhắc cẩn thận trong việc xây
dựng và giải thích độ chính xác phân loại. Để đánh giá độ chính xác trung bình của
một loại với sai số 5% cần phải có nhiều hơn 250 pixel thử nghiệm. Khi số lượng pixel
thử nghiệm được lấy mẫu ít hơn thì độ chính xác sẽ bị giảm đáng kể. Tóm lại, số
lượng các điểm cần lấy mẫu phụ thuộc vào quy trình lấy mẫu được sử dụng, độ chính
xác của việc ước tính, số lượng pixel có mặt trong một chủng loại và độ chính xác
phân loại yêu cầu.
Ngoài ra, khi đánh giá độ chính xác phân loại cần lưu ý đến hai vấn đề: thứ nhất
là chất lượng của bất kỳ việc đánh giá độ chính xác nào cũng chỉ tốt khi thông tin được
sử dụng để thiết lập loại đất “thực” có mặt trong các vùng thử nghiệm. Với một chừng
mực nào đó, sai số ước lượng có mặt trong tài liệu tham khảo phải được đưa vào quá
trình đánh giá độ chính xác. Thứ hai là quy trình đánh giá độ chính xác phải được thiết
kế sao cho phản ánh đúng mục đích của việc phân loại đó.

Trang 20


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

4. Hệ thống thông tin Địa lý (GIS):
a. Định nghĩa:
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một thu thập có tổ chức của phần cứng, phần
mềm, dữ liệu địa lý và con người được thiết kế nhằm nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, sử
dụng, phân tích và hiển thị các thông tin liên quan đến địa lý. Mục đích đầu tiên của
GIS là xử lý không gian, hay các thông tin liên quan đến địa lý.
b. Mô hình công nghệ:
Một cách khái quát, có thể hiểu một hệ GIS như là một quá trình sau:

Hình 10. Mô hình công nghệ GIS
* Dữ liệu vào: dữ liệu được nhập từ các nguồn khác nhau như chuyển đổi giữa
các cách biểu diễn dữ liệu, máy quét, hình ảnh từ vệ tinh, ảnh chụp…
* Quản lý dữ liệu: sau khi dữ liệu được thu thập và tổng hợp, GIS cần cung cấp
các thiết bị có thể lưu và bảo trì dữ liệu nhằm đảm bảo: bảo mật số liệu, tích hợp số
liệu, lọc và đánh giá số liệu, khả năng duy trì. GIS lưu thông tin thế giới thực thành các
tầng dữ liệu riêng biệt, các tầng này đặt trong cùng một hệ trục toạ độ và chúng có khả
năng liên kết với nhau.
* Xử lý dữ liệu: các thao tác xử lý dữ liệu được thực hiện để tạo ra thông tin. Nó
giúp cho người sử dụng quyết định cần làm tiếp công việc gì. Kết quả của xử lý dữ
liệu là tạo ra các ảnh, báo cáo và bản đồ.
* Phân tích và mô hình: số liệu tổng hợp và chuyển đổi chỉ là một phần của GIS.
Những yêu cầu tiếp theo là khả năng giải mã và phân tích về mặt định tính và định

lượng thông tin đã thu thập.
c. Các thành phần của GIS: GIS bao gồm 5 thành phần:

Hình 11. Các thành phần của GIS
Trang 21


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

* Con người:
Con người là thành phần quan trọng nhất, là nhân tố thưc hiện các thao tác điều
hành sự hoạt động của hệ thống GIS. Người dùng GIS là những người sử dụng các
phần mềm GIS để giải quyết các vấn đề không gian theo mục đích của họ. Họ thường
là những người được đào tạo tốt về lĩnh vực GIS hay là các chuyên gia, bao gồm:
Người xây dựng bản đồ; Người xuất bản; Người xây dựng dữ liệu; Người quản trị
CSDL; Người thiết kế CSDL; Người phát triển.
* Dữ liệu:
Người ta chia dữ liệu trong GIS thành 2 loại:
+ Dữ liệu không gian (spatial) cho ta biết kích thước vật lý và vị trí địa lý của các
đối tượng trên bề mặt trái đất.
+ Dữ liệu thuộc tính (non-spatial) là các dữ liệu ở dạng văn bản cho ta biết thêm
thông tin thuộc tính của đối tượng.
* Phương pháp phân tích:
Với những phương pháp được xây dựng tốt sẽ mô tả cho việc GIS được áp dụng
cho lĩnh vực nào. Nó bao gồm: Những nguyên tắc, đặc điểm kỹ thuật, các tiêu chuẩn
và các quy trình.
* Phần mềm:
Hệ thống phần mềm GIS rất đa dạng. Mỗi công ty xây dựng GIS đều có hệ phần

mềm riêng của mình. Tuy nhiên, có một dạng phần mềm mà các công ty phải xây
dựng là hệ quản trị CSDL địa lý. Dạng phần mềm này nhằm mục đích nâng cao khả
năng cho các phần mềm CSDL thương mại trong việc: sao lưu dữ liệu, định nghĩa
bảng, quản lý các giao dịch… Do đó ta có thể lưu các dữ liệu đồ địa lý dưới dạng các
đối tượng hình học trực tiếp trong các cột của bảng quan hệ và nhiều công việc khác.
* Phần cứng:
Là các máy tính điện tử: PC, mini Computer, MainFrame … là các thiết bị mạng
cần thiết khi triển khai GIS trên môi trường mạng. GIS cũng đòi hỏi các thiết bị ngoại
vi đặc biệt cho việc nhập và xuất dữ liệu như: máy số hoá (digitizer), máy vẽ (plotter),
máy quét (scanner)…
5. Các phương pháp GIS trong phân tích biến động đất đai:
a. Phương pháp nghiên cứu biến động bằng GIS:
Một trong các phương pháp nghiên cứu biến động là thiết lập ma trận biến động
(ma trận hai chiều). Trong các phần mềm xử lý chuyên dụng (ILWIS, IDRISI), ma
trận được thực hiện trong chức năng CROSSING. Nguyên tắc của CROSSING là tạo
bản đồ mới thể hiện sự biến động về số lượng giữa các đối tượng, sự biến động đó
được thể hiện bằng một bảng thống kê hai chiều một cách rõ ràng.
Thông thường bản đồ CROSSING được xử lí rất nhanh dưới dạng Raster bằng
các phần mềm chuyên dụng với độ chính xác đạt tới 80%-90%. Để tăng độ chính xác
có thể kết hợp xử lí thông tin dưới dạng Vector.
b. Mô hình phân tích MARKOV và module MARKOV trong IDRISI:
+ Mô hình phân tích MARKOV là một quy trình mô hình hóa mang tính chất
ngẫu nhiên ở mức độ tổng thể, vĩ mô quá trình biến động đất đai (gọi tắt là mô hình dự
đoán biến động đất đai MARKOV). Đây là một ma trận mô tả xác suất chuyển đổi của
Trang 22


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

từng LUT ở thời điểm đầu sang các LUT ở thời điểm tiếp theo để từ đó hình thành một
quy luật biến đổi chung nhất giúp dự đoán được những thay đổi diễn ra trong tương
lai. Trong trường hợp này, chúng ta chỉ dự đoán sẽ biến động như thế nào và quy mô
sử dụng đất tại khu vực đó là bao nhiêu chứ không thể hiện được sự thay đổi diễn ra ở
đâu.
+ Tùy theo chuyên môn mà mô hình MARKOV có thể được sử dụng theo ba
hướng khác nhau:
- Hỗ trợ đánh giá tác động đến sự thay đổi sử dụng đất (trong đó có liên quan đến
cả môi trường) của các dự án hay các chính sách.
- Vạch ra phương hướng của việc sử dụng đất đai cân bằng cũng như tìm ra mốc
thời gian mà điều đó bắt đầu xảy ra.
- Vạch ra những thay đổi sử dụng đất tại bất kỳ một mốc thời gian nào trong
tương lai từ một ma trận xác suất chuyển đổi ban đầu.
+ Trong IDRISI, module MARKOV sử dụng hai bản đồ hiện trạng sử dụng đất
(dạng ảnh raster) từ các nguồn dữ liệu khác nhau (chẳng hạn như từ kết quả phân loại
ảnh vệ tinh) và xuất ra các kết quả sau đây:
- Một ma trận xác suất chuyển đổi: mô tả xác suất mà từng LUT ở thời điểm
đầu sẽ chuyển đổi sang các LUT khác ở thời điểm tiếp theo.
- Một ma trận diện tích chuyển đổi: mô tả số lượng pixel được kỳ vọng biến đổi
từ từng LUT sang các LUT khác theo số lượng những đơn vị thời gian xác định (quãng
thời gian chuyển đổi).
- Một tập hợp các ảnh xác suất có điều kiện: ghi lại xác suất của từng LUT có
thể được tìm thấy tại từng pixel sau khi những đơn vị thời gian được xác định.
6. Khả năng ứng dụng của công nghệ Viễn thám và GIS:
Hiện nay, việc nghiên cứu công nghệ Viễn thám và GIS được sử dụng hiệu quả
trong nhiều lĩnh vực như:
- Dự báo thời tiết, theo dõi và dự báo những hiện tượng nguy hiểm như bão, áp
thấp nhiệt đới, lũ lụt, mưa lớn, lốc, …
- Giám sát hiện tượng sạt lở bờ biển, bờ sông, các tai biến địa chất, cháy rừng và

điều tra hiện trạng môi trường, giám sát biến động thực phủ, xói mòn đất, hoang mạc
hóa, …
- Nghiên cứu địa chất và tìm kiếm – thăm dò khoáng sản, ảnh vệ tinh vừa đem
nhiều thông tin mới mà các phương pháp truyền thống không mang lại được vừa tiết
kiệm thời gian, tài chính trong công tác thăm dò tìm kiếm khảo sát thực địa.
- Cập nhật bản đồ địa hình tỷ lệ lớn (từ 1:10.000 trở lên) theo các chu kỳ và theo
hệ thống quy định.
- Để quản lý quy hoạch sử dụng và bảo vệ tài nguyên rừng, tài nguyên đất và có
được số liệu chính xác làm cơ sở để hoạch định các chương trình phát triển kinh tế - xã
hội, các biện pháp ứng dụng tư liệu ảnh vệ tinh, kết hợp với điều tra khảo sát cho tính
đồng nhất về thời điểm thu thập thông tin trên phạm vi rộng, kể cả vùng địa hình phức
tạp.
- Cung cấp thông tin cho công tác quản lý nuôi trồng thủy sản ven bờ và phục vụ
đánh bắt hải sản xa bờ, thông tin về mùa màng phục vụ xuất khẩu nông sản, thông tin
Trang 23


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

điều tra tổng hợp phục vụ quản lý dải ven bờ cũng như quy hoạch vùng, quy hoạch
ngành phục vụ chuyển dịch cơ cấu kinh tế.
- Ứng dụng công nghệ viễn thám còn để đảm bảo đầy đủ hơn cơ sở khoa học –
kỹ thuật cũng như rút ngắn thời gian thực hiện công tác quy hoạch và thực hiện quy
hoạch, thiết kế mạng lưới giao thông, …
Ngoài ra, kỹ thuật viễn thám còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như:
nghiên cứu hải dương học, an ninh – quốc phòng, …
I.1.2. Cơ sở pháp lý:
Đề tài thực hiện căn cứ vào các cơ sở pháp lý sau:

- Quyết định số 22/2007/QĐ-BTNMT ngày 17 tháng 12 năm 2007 của Bộ Tài
nguyên và Môi trường quy định về thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất.
- Quyết định số 83/QĐ-TTg ngày 12-07-2000 của Thủ tướng Chính phủ về sử
dụng hệ quy chiếu và hệ tọa độ Quốc gia VN-2000.
- Nghị định số 03-CP của Chính phủ ban hành ngày 06 tháng 01 năm 1997 về
việc thành lập quận Thủ Đức, quận 2, quận 7, quận 9, quận 12 và thành lập các
phường thuộc các quận mới – TP.Hồ Chí Minh.
I.1.3. Cơ sở thực tiễn:
1. Một số nghiên cứu có liên quan trên thế giới:
a. Nghiên cứu xu hướng và động lực biến động đất đai giai đoạn 1956 –
2000 ở khu vực Marina Baixa, vương quốc Tây Ban Nha năm 2005 của các tác giả
Juan Peña, Andreu Bonet và Juan Rafael Sánchez:
- Dữ liệu nghiên cứu:
Trong nghiên cứu này các tác giả đã sử dụng ảnh hàng không để thành lập bản đồ
sử dụng đất các năm 1956, 1978 và 2000 thông qua kỹ thuật phân loại ảnh bằng mắt.
Sau đó sử dụng bản đồ địa hình để trích xuất thành các bản đồ đơn tính kết hợp với các
bản đồ sử dụng đất thành lập bản đồ dự đoán sử dụng đất năm 2000 và các năm tiếp
theo thông qua phần mềm IDRISI32.
- Phương pháp nghiên cứu:
Tác giả tiến hành phân tích và mô hình hóa các biến động đất đai tại khu vực
nghiên cứu giai đoạn 1956 – 1978, 1978 – 2000. Sau đó tiến hành thử nghiệm thành
lập bản đồ dự đoán sự sử dụng đất thời điểm năm 2000 từ dữ liệu biến động giai đoạn
1956 – 1978 bằng module CA_MARKOV của phần mềm Idrisi32, so sánh bản đồ dự
đoán với bản đồ sử dụng đất thật để đánh giá độ chính xác của mô hình toán học dự
đoán biến động. Sau cùng, sử dụng dữ liệu biến động đất đai giai đoạn 1978 – 2000 để
dự đoán sự sử dụng đất tại các thời điểm tiếp theo trong tương lai.
- Kết quả nghiên cứu:
Tác giả đã thành lập được bản đồ sử dụng đất các năm 1956, 1978, 2000, ma trận
mô tả xác suất chuyển đổi giữa các LUT, một bộ gồm các bản đồ mô tả mức độ phù
hợp cho sự hình thành các LUT (có trên bản đồ sử dụng đất) và xây dựng được bản đồ

dự đoán sử dụng đất năm 2000 để đánh giá độ chính xác dự đoán.

Trang 24


Ngành Công nghệ Địa chính

SVTH: Lê Đình Tân

b. Nghiên cứu 3 mô hình biến động sử dụng đất phục vụ cho phân tích
động lực đô thị ở khu vực Sintra – Cascais thuộc Bồ Đào Nha, năm 2006 của tác
giả Pedro Cabral và tác giả Alexander Zamyatin:
- Dữ liệu nghiên cứu: Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng ảnh vệ tinh
LANDSAT TM và ảnh vệ tinh LANDSAT ETM + thu được ở các thời điểm: ngày
14/3/1989, ngày 08/02/1994 và ngày 08/4/2001 để phân tích đánh giá trên phần mềm
Idrisi Kilimanjaro. Ngoài ra, tác giả còn sử dụng kết hợp với các loại bản đồ liên quan
như: Bản đồ đường giao thông, bản đồ khu vực trung tâm đô thị, ...
- Phương pháp thực hiện: Tác giả phân tích các các mô hình biến động hiện trạng
sử dụng đất theo 3 thuật toán gồm: mô hình CA_MARKOV, mô hình CA-cải tiến và
mô hình Geomod để so sánh với cách phân tích đánh giá biến động sử dụng đất với
việc không sử dụng mô hình dựa vào 5 chỉ tiêu thống kê là: tỷ lệ giải đoán đúng, hằng
số Kstandard, chỉ số thống kê Kno, chỉ số Klocation, chỉ số Khisto. Đồng thời, tác giả
so sánh đánh giá các bản đồ dự báo phát triển đô thị đến năm 2025 của từng mô hình
toán học nêu trên. Tác giả nhận xét mô hình CA_MARKOV cải tiến là mô hình thích
hợp nhất dùng để phân tích, đánh giá biến động hiện trạng sử dụng đất và phân tích
động lực đô thị cho năm 2025 ở khu vực Sintra – Cascais thuộc Bồ Đào Nha.
- Kết quả thực hiện: Kết quả nghiên cứu đã so sánh đánh giá được tính ưu việt
của việc phân tích biến động sử dụng đất khi sử dụng các mô hình toán học và với việc
không sử dụng các mô hình toán học đồng thời chọn ra được mô hình tốt nhất cho việc
nghiên cứu biến động sử dụng đất nghiên cứu động lực đô thị.

2. Một số nghiên cứu liên quan ở Việt Nam:
a. Sử dụng kỹ thuật viễn thám cập nhật, chỉnh lý, bổ sung bản đồ hiện trạng
sử dụng đất vùng cây công nghiệp lâu năm tỉnh Lâm Đồng năm 2002 - chủ nhiệm
đề tài Nguyễn Nguyên Hân và các cộng sự:
- Dữ liệu nghiên cứu: Nghiên cứu này đã sử dụng ảnh vệ tinh Landsat độ phân
giải không gian 30m, ảnh SPOT độ phân giải không gian 10m, ảnh ASTER độ phân
giải không gian 15m kết hợp với các phần mềm xử lý ảnh vệ tinh Envi và phần mềm
GIS như ArcView, ArcInfor và Mapinfo để cập nhật, chỉnh lý bổ sung biến động đất
đai cho bản đồ hiện trạng sử dụng đất vùng cây công nghiệp lâu năm của huyện Lâm
Hà, huyện Di Linh, huyện Bảo Lâm, huyện Đức Trọng và thị xã Bảo Lộc thuộc tỉnh
Lâm Đồng nhằm mục đích nâng cao độ chính xác của bản đồ hiện trạng sử dụng đất.
- Phương pháp nghiên cứu: Trong nghiên cứu này thực hiện cập nhật thông tin
cho bản đồ hiện trạng sử dụng đất đã được thành lập của địa bàn nghiên cứu. Việc
phân tích biến động hiện trạng sử dụng đất trong nghiên cứu này phân tích trên cơ sở
giải đoán thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ ảnh viễn thám năm 2002 và so
sánh với số liệu thống kê các năm trước, bản đồ hiện trạng sử dụng đất đã có trong khu
vực nghiên cứu để đánh giá biến động sử dụng đất và thành lập bản đồ hiện trạng sử
dụng đất tại thời điểm nghiên cứu..
- Kết quả nghiên cứu: Kết quả đã đánh giá được biến động sử dụng đất đến năm
2002 và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2002 tỷ lệ 1:50.000 cho các
huyện Đức Trọng, Di Linh, Lâm Hà, Bảo Lâm và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng
đất năm 2002 tỷ lệ 1:25.000 cho thị xã Bảo Lộc. Nghiên cứu dừng ở việc cập nhật
thông tin biến động cho bản đồ hiện trạng sử dụng đất dạng số có sẵn trong khu vực
nghiên cứu.
Trang 25