PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS TRONG ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN ĐỊA LÝ

************

BÀI TIỂU LUẬN
Chuyên đề:

PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ
GIS TRONG ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Đình Dương
Người thực hiện : NCS Nguyễn Đăng Tiến

Hà Nội - 2013
1


MỤC LỤC

2


LỜI MỞ ĐẦU
Tài nguyên là tài sản quý giá, tạo nên sự hài hoà giữa thiên nhiên và con
người. Bảo vệ tài nguyên và môi trường sinh thái là một vấn đề vô cùng to lớn
mang ý nghĩa toàn cầu. Chính vì thế, việc nghiên cứu, đánh giá tài nguyên và bảo
vệ môi trường mang tính cấp thiết và thực hiện ở tất cả các cấp lãnh thổ khác nhau.
Trong nghiên cứu, đánh giá tài nguyên và môi trường sử dụng nhiều phương
pháp khác nhau bao gồm những phương pháp truyền thống và những phương pháp
hiện đại. Một trong những phương pháp nghiên cứu hiện đại được sử dụng rộng rãi

và cho những kết quả chính xác là phương pháp sử dụng viễn thám và hệ thống
thông tin địa lý GIS.
Tư liệu viễn thám với khả năng cung cấp thông tin bề mặt trái đất trên một
diện rộng và luôn được cập nhật mới, kết hợp với nguồn thông tin từ bản đồ địa
hình, các tư liệu khác và khảo sát thực địa, cùng với khả năng quản lý và phân tích
thông tin của công nghệ GIS đã giúp cho việc thành lập bản đồ chuyên đề nhanh
chóng, hiệu quả, chính xác và mang tính cập nhật cao.
Hiện nay, đối với nước ta, nguồn tư liệu viễn thám được sử dụng rộng rãi
trong các nghiên cứu về tài nguyên thiên nhiên và môi trường. Cùng với đó, thiết bị
tin học được đồng bộ hóa tăng khả năng xử lý nhanh chóng trong việc xây dựng các
loại bản đồ. Vì vậy, phương pháp viễn thám kết hợp công nghệ các phần mềm GIS
sẽ góp phần khắc phục nhiều hạn chế của phương pháp truyền thống và đặc biệt
hiệu quả trong phân tích, xử lý và lưu trữ dữ liệu.
Trong khuôn khổ tiểu luận này, Nghiên cứu sinh tìm hiểu những nét tổng
quan về công nghệ Viễn thám và GIS, những ứng dụng của phương pháp này trong
nghiên cứu tài nguyên và môi trường. Đặc biệt, nghiên cứu sinh cũng đưa ra những
hướng tiếp cận phương pháp sử dụng viễn thám và GIS để thành lập các bản đồ
chuyên đề trong đề tài nghiên cứu của mình.

1


NỘI DUNG
1. Viễn thám, GIS và các lĩnh vực ứng dụng
1.1. Tổng quan về công nghệ viễn thám
1.1.1. Định nghĩa
Viễn thám (Remote sensing - tiếng Anh) 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 được bằng các phương tiện. Những
phương tiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện

tượng được nghiên cứu.
Thực hiện được những công việc đó chính là thực hiện viễn thám - hay hiểu
đơn giản: Viễn thám là thăm dò từ xa về một đối tượng hoặc một hiện tượng mà
không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng hoặc hiện tượng đó.
Mặc dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, nhưng mọi định
nghĩa đều có nét chung, nhấn mạnh "viễn thám là khoa học thu nhận từ xa các thông
tin về các đối tượng, hiện tượng trên trái đất". Dưới đây là định nghĩa về viễn thám
theo quan niệm của các tác giả khác nhau.
Viễn thám là một nghệ thuật, khoa học, nói ít nhiều về một vật không cần
phải chạm vào vật đó (Ficher và nnk, 1976).
Viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật
trên một khoảng cách nhất định (Barret và Curtis, 1976).
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).
Viễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước của
trái đất, bằng việc sử dụng các ảnh thu được từ một đầu chụp ảnh sử dụng bức xạ
phổ điện từ, đơn kênh hoặc đa phổ, bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất (Janes
B. Capbell, 1996).
Viễn thám là "khoa học và nghệ thuật thu nhận thông tin về một vật thể, một
vùng, hoặc một hiện tượng, qua phân tích dữ liệu thu được bởi phương tiện không
tiếp xúc với vật, vùng, hoặc hiện tượng khi khảo sát ".( Lillesand và Kiefer, 1986)

2


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 (Theo Floy Sabin 1987).

1.1.2. Phân loại viễn thám
Sự phân biệt các loại viễn thám căn cứ vào các yếu tố sau:
- Hình dạng quỹ đạo của vệ tinh.
- Độ cao bay của vệ tinh, thời gian còn lại của một quỹ đạo.
- Dải phổ của các thiết bị thu.
- Loại nguồn phát và tín hiệu thu nhận.
Có hai phương thức phân loại viễn thám chính là:
a. Phân loại theo nguồn tín hiệu
Căn cứ vào nguồn của tia tới mà viễn thám được chia làm hai loại (hình 1.6):
- Viễn thám chủ động (active): nguồn tia tới là tia sáng phát ra từ các thiết bị
nhân tạo, thường là các máy phát đặt trên các thiết bị bay.
- Viễn thám bị động (passive): nguồn phát bức xạ là mặt trời hoặc từ các vật
chất tự nhiên.
Hiện nay, việc ứng dụng phối hợp giữa viễn thám và các công nghệ vũ trụ đã
trở nên phổ biễn trên phạm vi toàn cầu. Các nước có nền công nghệ vũ trụ phát triển
đã phóng nhiều vệ tinh lên quỹ đạo, trên đó có mang nhiều thiết bị viễn thám khác
nhau. Các trạm thu mặt đất phân bố đều trên toàn cầu có khả năng thu nhận nhiều
loại tư liệu viễn thám do vệ tinh truyền xuống.
b. Phân loại theo đặc điểm quỹ đạo: có hai nhóm chính là viễn thám vệ tinh
địa tĩnh và viễn thám vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực) (hình 1.7).
Căn cứ vào đặc điểm quỹ đạo vệ tinh, có thể chia ra hai nhóm vệ tinh là:
+ Vệ tinh địa tĩnh là vệ tinh có tốc độ góc quay bằng tốc độ góc quay của trái
đất, nghĩa là vị trí tương đối của vệ tinh so với trái đất là đứng yên.
+ Vệ tinh quỹ đạo cực (hay gần cực) là vệ tinh có mặt phẳng quỹ đạo vuông
góc hoặc gần vuông góc so với mặt phẳng xích đạo của Trái Đất. Tốc độ quay của
vệ tinh khác với tốc độ quay của trái đất và được thiết kế riêng sao cho thời gian thu
ảnh trên mỗi vùng lãnh thổ trên mặt đất là

3

1.1.3. Nguyên lý cơ bản của viễn thám
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 sóng đã xác định. Đo
lường và phân tích năng lượng phản xạ phổ ghi nhận bởi ảnh viễn thám, cho phép
tách thông tin hữu ích về từng lớp phủ mặt đất khác nhau do sự tương tác giữa bức
xạ điện từ và vật thể.
Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay 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 (máy bay, khinh khí cầu, tàu con
thoi hoặc vệ tinh…).
Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời,
năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ và được bộ cảm biến
đặt trên vật mang thu nhận. Thông tin về năng lượng phản xạ của các vật thể được
ảnh viễn thám thu nhận và xử lí tự động trên máy hoặc giải đoán trực tiếp từ ảnh
dựa trên kinh nghiệm của người giải đoán. Cuối cùng, các dữ liệu hoặc thông tin
liên quan đến các vật thể và hiện tượng khác nhau trên mặt đất sẽ được ứng dụng
vào trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: nông lâm nghiệp, địa chất, khí tượng, môi
trường v.v…
Toàn bộ quá trình thu nhận và xử lí ảnh viễn thám có thể chia thành 5 phần
cơ bản như sau:
- Nguồn cung cấp năng lượng
- Sự tương tác của năng lượng với khí quyển
- Sự tương tác với các vật thể trên bề mặt đất
- Chuyển đổi năng lượng phản xạ từ vật thể thành dữ liệu ảnh
- Hiển thị ảnh số cho việc giải đoán và xử lý
Năng lượng của sóng điện từ khi lan truyền qua môi trường khí quyển sẽ bị
các phân tử khí hấp thụ dưới các hình thức khác nhau tuỳ thuộc vào từng bước sóng
cụ thể. Trong viễn thám, người ta thường quan tâm đến khả năng truyền sóng điện

từ trong khí quyển, vì các hiện tượng và cơ chế tương tác giữa sóng điện từ với khi
quyển sẽ có tác động mạnh đến thông tin do bộ cảm biến thu nhận được. Khí quyển
có đặc điểm quan trọng đó là tưong tác khác nhau đối với bức xạ điện từ có bước
4


sóng khác nhau. Đối với viễn thám quang học, nguồn năng lượng cung cấp chủ yếu
là do mặt trời và sự có mặt cũng như thay đổi các các phân tử nước và khí (theo
không gian và thời gian) có trong lớp khí quyển là nguyên nhân gây chủ yếu gây
nên sự biến đổi năng lượng phản xạ từ mặt đất đến bộ cảm biến. Khoảng 75% năng
lượng mặt tròi khi chạm đến lớp ngoài của khí quyển được truyền xuống mặt đất và
trong quá trình lan truyền sóng điện từ luôn bị khí quyển hấp thụ, tán xạ và khúc xạ
trước khi đến bộ cảm biến. Các loại khí như oxy, nitơ, cacbonic, ôzôn, hơi nước…
và các phân tử lơ lửng trong khí quyển là tác nhân chính ảnh hưỏng đến sự suy
giảm năng lưọng sóng điện từ trong quá trình lan truyền.
Để hiểu rõ cơ chế tương tác giữa sóng điện từ và khí quyển và việc chọn phổ
điện từ để sử dụng cho việc thu nhận ảnh viễn thám cần dựa trên đặc điểm của dải
phổ điện từ .
Dải phổ điện từ Bước sóng
Đặc điểm
Tia cực tím
0,3 ÷ 0,4μm Hấp thụ mạnh bởi lớp khí quyển ở tầng cao (tầng
ôzôn), không thể thu nhận năng lượng do dải sóng
này cung cấp nhưng hiện tượng này lại bảo vệ con
Tia nhìn thấy

người tránh tác động của tia cực tím.
0,4 ÷ 0,76μm Rất ít bị hấp thụ bởi oxy, hơi nước và năng lượng
phản xạ cực đại ứng với bước sóng 0,5μm trong
khí quyển. Năng lượng do dải sóng này cung cấp

Cận hồng ngoại

giữ vai trò trong viễn thám.
0,77÷1,34μm Năng lượng phản xạ mạnh ứng với các bước sóng

Hồng ngoại trung 1,55 ÷ 2,4μm cận hồng ngoại từ 0,77 ÷ 0,9μm. Sử dụng trong
chụp ảnh hồng ngoại theo dõi sự biến đổi thực vật
Hồng ngoại nhiệt

3 ÷ 22μm

từ 1,55 ÷ 2,4μm
Một số vùng bị hơi nước hấp thụ mạnh,dải sóng
này giữ vai trò trong phát hiện cháy rừng và hoạt
động núi lửa. Bức xạ nhiệt của trái đất của năng

Vô tuyến (rada)

lượng cao nhất tại bước sóng 10μm
1mm ÷ 30cm Khí quyển không hấp thụ mạnh năng lượng các
bước sóng lớn hơn 2cm, cho phép thu nhận năng
lượng cả ngày lẫn đêm, không bị ảnh hưởng của
mây, sương mù hay mưa.

1.1.4. Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ viễn thám

5

Lĩnh vực ứng dụng
Ứng dụng viễn thám
1. Ứng dụng nghiên cứu - Tự động hóa tính toán tốc độ chuyển động của gió –
khí hậu và khí tượng
mây, đặc biệt là các tầng mây thấp
- Tính toán, dự báo lượng mưa từ các hệ thống mây và
dự báo các trận bão.
- Tính toán các trường nhiệt cùng với sự nóng lên hay
lạnh đi của các đám băng ở các vùng có thực vật, cây
ăn quả, từ đó dự báo được lượng băng tan.
- Phân tích tuyết phủ để dự báo lượng nước chảy do
tuyết tan trên lưu vực dòng chảy trên các lãnh thổ.
- Phân loại các vùng bão theo giai đoạn phát triển của
các trường gió và mây.
- Phân tích các bức ảnh vệ tinh để thông báo các thông
tin về khí tượng, về định lượng các trường mây, về sự
phát triển của các cơn bão qua việc theo dõi động thái
các vùng nhiệt độ ở đỉnh mây và sự chuyển động của
mây ở các mức độ khác nhau.
- Phát hiện những vùng có sương mù và tốc độ phân
tán của chúng để phục vụ cho nghề cá, đi biển và hàng
không.
2. Ứng dụng viễn thám - Nghiên cứu tổng hợp lưu vực sông
trong nghiên cứu thủy văn - Nghiên cứu dòng chảy sông
- Nghiên cứu cân bằng nước của lưu vực
- Tính toán lượng dòng chảy ngắn
- Ngoài ra còn những ứng dụng khác như: nghiên cứu và
dự báo ngập lụt; nghiên cứu sự thất thoát nước qua kênh
dẫn; nghiên cứu dòng chảy trở lại khi tưới; nghiên cứu
độ sâu của mực nước ngầm tầng nông; nghiên cứu sự ô

nhiễm nước; nghiên cứu môi trường nước…
3. Ứng dụng viễn thám - Trong nghiên cứu kiến tạo
trong nghiên cứu địa chất + Nghiên cứu các tập hợp và các tầng cấu trúc
+ Nghiên cứu các đứt gãy phá hủy
+ Nghiên cứu các dạng uốn nếp
+ Thiết lập lên các đặc điểm phát triển của vùng hay
các cấu trúc lớn
- Xác định các cấu trúc sâu.

6


Lĩnh vực ứng dụng

Ứng dụng viễn thám
- Nghiên cứu cấu trúc địa chất
Từ ảnh viễn thám có thể nhận biết được cấu trúc địa
chất dựa vào sự khác nhau trong các thành phần vật
chất của các loại đá và sự khác biệt đó thường thể hiện
lên bề mặt địa hình
+ Cấu trúc nếp lồi
+ Cấu trúc nếp lõm
+ Các hiện tượng uốn nếp của đất đá v.v…
- Nghiên cứu địa mạo
Dựa vào ảnh vệ tinh có thể phân biệt được các dạng
địa hình:
+ Dạng địa hình Fluvi
+ Dạng địa hình ven biển và ven các hồ
+ Dạng địa hình Karst
+ Dạng địa hình băng hà

+ Các dạng địa hình phong thành
+ Các dạng địa hình trọng lực v.v…
4. Ứng dụng viễn thám Với thông tin thu được từ ảnh vệ tinh, độ phân giải
trong đo đạc bản đồ
càng cao càng giảm được nhiều khối lượng đo đạc thực
địa. Khi đó, công tác biên vẽ bản đồ chủ yếu được tiến
hành trong phòng với độ chính xác cao, giảm kinh phí
và thời gian biên vẽ. Vì vậy, với những ảnh viễn thảm
có độ phân giải cao có thể biên vẽ được các bản đồ
như: địa hình, giao thông, sông ngòi, hành chính …với
độ chính xác cao và liên tục được cập nhật.
5. Ứng dụng viễn thám trong - Xác định nguồn gốc địa lý của đất: nguồn gốc hình
nghiên cứu thổ nhưỡng
thành, thành phần thổ nhưỡng, chu trình sinh học của
đất …
- Xác định tính chất và các đặc trưng của đất: độ ẩm,
nhiệt độ, thành phần khoáng, hiện tượng xói mòn, rửa
trôi, biết động tài nguyên đất v.v…
Từ đó có thể lập kế hoạch sử dụng hợp lý tài nguyên
đất theo lãnh thổ.
6. Ứng dụng viễn thám - Nghiên cứu độ sâu nước biển
trong nghiên cứu biển
- Nghiên cứu môi trường bề mặt nước biển: các dòng
nhiệt trên biển do chất thải công nghiệp, phát hiện
7


Lĩnh vực ứng dụng
7. Ứng dụng viễn thám
trong nông nghiệp

8. Ứng dụng viễn thám
trong lâm nghiệp

9. Ứng dụng viễn thám
trong nghiên cứu tai biến
tự nhiên

Ứng dụng viễn thám
váng dầu, tràn dầu v.v…
- Nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất nộng nghiệp
- Nghiên cứu về thời vụ, mùa màng
- Một số ứng dụng khác như: quy hoạch nông nghiệp,
thành lập các loại bản đồ về nông nghiệp v.v…
- Thành lập bản đồ hiện trạng rừng
- Nghiên cứu, đánh giá độ đồng nhất của các kiểu rừng
trên ảnh vệ tinh
- Kết hợp với GIS thành lập các bản đồ biến động
rừng, cảnh báo cháy rừng v.v…
- Nghiên cứu động đất
- Nghiên cứu trượt lở đất
- Nghiên cứu sự sụt lún đất
- Nghiên cứu sống thần
- Các tai biến khác như: sa mạc hóa, núi lửa, ngập lụt,
cháy rừng v.v…

1.2. Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
1.2.1. Định nghĩa GIS
Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa GIS.
"Hệ thông tin địa lý là một hệ thống thông tin bao gồm một số hệ con

(subsystem) có khả năng biến đổi các dữ liệu địa lý thành những thông tin có ích" theo Calkin và Tomlinson, 1977
"Hệ thông tin địa lý là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để
thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian" ( theo định nghĩa của National
Center for Geographic Information and Analysis, 1988)
Theo định nghĩa của ESRI (Environmental System Research Institute) thì "
Hệ thông tin địa lý là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy
tính, dữ liệu địa lý và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập
nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất“.
1.2.2. Các thành phần chính của GIS
1.2.2.1. Hệ thống phần cứng
Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thực hiện
các chức năng vào, ra và xử lý thông tin của phần mềm.
8


1.2.2.2. Hệ thống phần mềm
Đi kèm với hệ thống thiết bị trong GIS ở trên là một hệ mềm có tối thiểu 4
nhóm chức năng sau đây:
- Nhập thông tin không gian và thông tin thuộc tính từ các nguồn khác nhau.
- Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian và thông
tin thuộc tính.
- Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết các bài
toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian- thời gian
- Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với các biện pháp
khác nhau.
Phần mềm được phân thành ba lớp : hệ điều hành, các chương trình tiện ích
đặc biệt và các chương trình ứng dụng
1.2.2.3. Cơ sở dữ liệu
GIS phải bao gồm một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin không gian (thông tin
địa lý) và các thông tin thuộc tính liên kết chặt chẽ với nhau và được tổ chức theo

một ý đồ chuyên ngành nhất định.
Cấu trúc dữ liệu trong CSDL GIS:
Có hai dạng cấu trúc dữ liệu cơ bản trong GIS. Đó là dữ liệu không gian và
dữ liệu thuộc tính. Đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu
không gian (bản đồ) và dữ liệu thuộc tính được lưu trữ trong cùng một CSDL và có
quan hệ chặt chẽ với nhau.
* Dữ liệu không gian:
Dữ liệu không gian là dữ liệu phản ánh sự phân bố, vị trí và hình dạng của
các đối tượng địa lý.
Dữ liệu không gian có hai dạng cấu trúc. Đó là dạng raster và dạng vector.
- Cấu trúc raster
Chia bề mặt không gian theo lớp thành những phần tử nhỏ bằng một lưới
điều hòa gồm các hàng và cột, tính theo thứ tự bắt đầu từ đỉnh phía trái. Những
phần tử nhỏ này gọi là những những pixel hay cell. Mỗi pixel mang một giá trị đơn.
Một mặt phẳng chứa đầy các pixel tạo thành raster. Cấu trúc này thường được áp

9


dụng để mô tả các đối tượng, hiện tượng phân bố liên tục trong không gian, dùng để
lưu giữ thông tin dạng ảnh (ảnh mặt đất, hàng không, vũ trụ...).
Ưu điểm của cấu trúc dữ liệu dạng raster là dễ thực hiện các chức năng xử lý và
phân tích. Tốc độ tính toán nhanh, thực hiện các phép toán bản đồ dễ dàng. Dễ dàng liên
kết với dữ liệu viễn thám. Cấu trúc raster có nhược điểm là kém chính xác về vị trí không
gian của đối tượng. Khi độ phân giải càng thấp (kích thước pixel lớn) thì sự sai lệch này
càng tăng
- Cấu trúc vector
Cấu trúc vector mô tả vị trí và phạm vi của các đối tượng không gian bằng
tọa độ cùng các kết hợp hình học gồm nút, cạnh, mặt và quan hệ giữa chúng. Về
mặt hình học, các đối tượng được phân biệt thành 3 dạng : đối tượng dạng điểm, đối

tượng dạng đường và đối tượng dạng vùng. Điểm được xác định bằng một cặp tọa
độ X,Y. Đường là một chuỗi các cặp tọa độ X,Y liên tục. Vùng là khoảng không
gian được giới hạn bởi một tập hợp các cặp tọa độ X,Y trong đó điểm đầu và điểm
cuối trùng nhau. Với đối tượng vùng, cấu trúc vector phản ảnh đường bao.
Cấu trúc vector có ưu điểm là vị trí của các đối tượng được định vị chính xác
(nhất là các đối tượng điểm, đường và đường bao); Cấu trúc này giúp cho người sử
dụng dễ dàng biên tập bản đồ, chỉnh sửa, in ấn. Tuy nhiên cấu trúc này có nhược
điểm là phức tạp khi thực hiện các phép chồng xếp bản đồ.
Có thể chuyển đổi dữ liệu từ cấu trúc raster sang vector và ngược lại thông
qua các chức năng của các phần mềm GIS.
* Dữ liệu thuộc tính
Dữ liệu thuộc tính dùng để mô tả đặc điểm của đối tượng. Dữ liệu thuộc tính
có thể là định tính - mô tả chất lượng hay là định lượng. Về nguyên tắc, số lượng
các thuộc tính của một đối tượng là không có giới hạn. Để quản lý dữ liệu thuộc
tính của các đối tượng địa lý trong CSDL, GIS đã sử dụng phương pháp gán các giá
trị thuộc tính cho các đối tượng thông qua các bảng số liệu. Mỗi bản ghi đặc trưng
cho một đối tượng địa lý, mỗi cột của bảng tương ứng với một kiểu thuộc tính của
đối tượng đó.
Các dữ liệu trong GIS thường rất lớn và lưu trữ ở các dạng file khác nhau
nên tương đối phức tạp.
1.2.2.4. Phần con người

10


Có hai nhóm, người trực tiếp sử dụng GIS và người quản lý sử dụng. Hai nhóm
này tham gia vào việc thành lập, khai thác và bảo trì hệ thống một cách gián tiếp hay
trực tiếp.
1.2.3. Các chức năng cơ bản của GIS
Một GIS có những chức năng cơ bản sau:

1.2.3.1.Nhập và biến đổi dữ liệu địa lý
Đây là quá trình biến đổi dạng dữ liệu từ dạng bản đồ giấy, từ tài liệu, văn
bản khác nhau thành dạng số để có thể sử dụng được trong GIS.
Với dữ liệu văn bản, tài liệu và những thông tin thuộc tính thì nhập qua bàn
phím hoặc qua các chương trình xử lý và quản trị số liệu. Còn với dữ liệu không
gian (bản đồ) thì được số hoá bằng bàn vẽ (Digitizer), hoặc quét vào máy (Scanner)
rồi số hoá tự động hoặc bán tự động trên màn hình máy tính bằng chuột.
Ngoài ra còn có thể nhập từ nguồn dữ liệu GIS đã có và từ nguồn ảnh viễn thám ...
Sau khi nhập số liệu và bản đồ vào máy tính, khâu tiền xử lý cho phép hoàn
thiện dữ liệu-bản đồ trên máy với các nội dung như:
- Gắn thuộc tính cho các đối tượng bản đồ : thực chất đây là liên kết các dữ
liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. Có thể gán thuộc tính cho đối tượng bằng tay
(chọn từng đối tượng và gán thuộc tính) hoặc có thể dùng chương trình (yêu cầu các
bảng số liệu và đối tượng bản đồ tương ứng phải có một chỉ số chung để liên kết)
- Xây dựng cấu trúc topo
- Biên tập các lớp thông tin và trình bày bản đồ
- Chuyển đổi hệ quy chiếu
- Chuyển đổi khuôn dạng, cấu trúc dữ liệu bản đồ...
1.2.3.2. Quản lý dữ liệu
Trong GIS, dữ liệu được sắp xếp theo các lớp (layer), theo chủ đề, theo
không gian (khu vực), theo thời gian (năm tháng) và theo tầng cao và được lưu trữ ở
các thư mục một cách hệ thống.
Chức năng quản lý dữ liệu của GIS được thể hiện quan các nội dung sau :
- Lưu trữ dữ liệu trong CSDL GIS
- Khôi phục dữ liệu từ CSDL

11


- Tổ chức dữ liệu theo những dạng cấu trúc dữ liệu thích hợp

- Thực hiện các chức năng lưu trữ và khôi phục trong các thiết bị lưu trữ
- Truy nhập và cập nhật dữ liệu. GIS có thể tìm kiếm đối tượng thỏa mãn
những điều kiện cho trước một cách dễ dàng và chính xác. Có thể chọn lọc đối
tượng theo một tiêu chuẩn cho trước để từ đó có thể thực hiện tổng quát hóa tự động
1.2.3.3. Xử lý và phân tích dữ liệu
GIS cho phép xử lý trên máy tính hàng loạt các phép phân tích bản đồ và số
liệu một cách nhanh chóng chính xác, phục vụ các yêu cầu xây dựng bản đồ và phân
tích quy hoạch lãnh thổ. GIS có thể thực hiện các phép biến đổi bản đồ cơ bản, chồng
xếp bản đồ, xử lý dữ liệu không gian theo các mô hình. Những kỹ thuật phân tích xử
lý chính bao gồm:
- Các phép đo đếm diện tích, chiều dài; thống kê diện tích tự động theo các
loại biểu thiết kế.
- Các phân tích theo vùng lựa chọn, thống kê vùng biên theo các mục tiêu
như : phạm vi thu hút của mạng đường vận chuyển, vùng nguyên liệu cho các nhà
máy, phân loại, phân lớp mới cho các bản đồ vùng.
- Các phép nội suy tạo đường đẳng trị, phân tích địa hình (độ dốc, hướng
dốc, phân tích hệ thuỷ), mô phỏng không gian, mô tả theo hướng nhìn.
- Chồng xếp bản đồ theo các tiêu chuẩn hoặc mô hình tính toán để tạo ra các
bản đồ chuyên đề mới. Đưa ra các mô hình dữ liệu và thực hiện các bài toán ra
quyết định, các bài toán quy hoạch, phân vùng, dự báo khuynh hướng phát triển.
1.2.3.4. Xuất và trình bày dữ liệu
Đưa ra kết quả phân tích tổng hợp số liệu dưới dạng bảng biểu, bản đồ, hình
vẽ bằng các phương tiện khác nhau (màn hình, đĩa, giấy...) với chất lượng, độ chính
xác và khả năng tiện dụng cao.

1.2.4. Các lĩnh vực ưng dụng của GIS
Lĩnh vực
Ứng dụng GIS
1. Hỗ trợ trong quản - Hỗ trợ trong định vị ống ngầm, cáp ngầm
lý

- Hỗ trợ trong qui hoạch
12


2. Quản lý tài nguyên
và môi trường

3. Mạng lưới giao
thông

4. Qui hoạch và xây
dựng

5. Hệ thống thông tin
về đất

- Trong mạng lưới dịch vụ viễn thông
- Trong quy hoạch và theo dõi sử dụng năng lượng
- Nghiên cứu thích hợp mùa vụ
- Trong quản lý đất nông nghiệp, quản lý rừng, nguồn
nước và đất ẩm ướt
- Phân tích các tác động môi trường
- Giám sát các thảm hoạ thiên nhiên và giảm nhẹ các ảnh hưởng
-Giám sát chất thải trong môi trường
- Hướng dẫn, điều khiển giao thông (lịch trình, tuyến đường)
- Vị trí nhà và đường
- Lựa chọn khu vực
- Dịch vụ y tế
- Quy hoạch giao thông
- Qui hoạch đô thị

- Qui hoạch vùng
- Tuyến, vị trí xa lộ
- Phát triển dịch vụ công cộng
- Quản lý địa chính
- Thuế
- Quy hoạch sử dụng đất
- Hiệu quả sử dụng đất

1.3. Tích hợp công nghệ viễn thám và GIS
Tích hợp là sự hợp thành một thể thống nhất, bổ xung thành một thể thống
nhất, hợp nhất. Như vậy, tích hợp GIS và viễn thám là việc hợp nhất các ưu điểm
của hai phương pháp thành một thể thống nhất đồng thời tìm ra cách hạn chế của
hai phương pháp trên.
Những kết quả ứng dụng viễn thám gần đây chỉ ra rằng, giải quyết một vấn
đề thực tiễn chỉ dựa đơn thuần trên tư liệu viễn thám là một việc hết sức khó khăn
và trong nhiều trường hợp không thể thực hiện. Vì vậy, cần phải có sự tiếp cận tổng
hợp trong đó tư liệu viễn thám giữ một vai trò quan trọng và kèm theo các thông tin
truyền thông khác như số liệu thống kê, quan trắc, số liệu thực địa .vv… Sự tích
hợp giữa công nghệ viễn thám và GIS sẽ mang lại hiệu quả cao trong tiếp cận đánh
giá, quản lý tài nguyên và môi trường. GIS là công cụ dựa trên máy tính dùng cho
việc thành lập bản đồ và phân tích các đối tượng tồn tại và các sự kiện bao gồm đất
đai, sông ngòi, khoáng sản, con người, khí tượng thuỷ văn, môi trường nông nghiệp
v.v xảy ra trên trái đất. Công nghệ GIS dựa trên các cơ sở dữ liệu quan trắc, viễn
13


thám đưa ra các câu hỏi truy vấn, phân tích thống kê được thể hiện qua phép phân
tích địa lý. Những sản phẩm của GIS được tạo ra một cách nhanh chóng, đánh giá
một cách đồng thời và chi tiết. Hiện nay nhu cầu ứng dụng công nghệ GIS trong
lĩnh vực điều tra nghiên cứu, khai thác sử dụng, quản lý tài nguyên thiên nhiên và

môi trường ngày càng gia tăng không những trong phạm vi quốc gia, mà cả phạm vi
quốc tế. Tiềm năng kỹ thuật GIS trong lĩnh vực ứng dụng có thể chỉ ra cho các nhà
khoa học và các nhà hoạch định chính sách, các phương án lựa chọn có tính chiến
lược về sử dụng và quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường.
Vệ tinh

Máy bay
Dữ liệu Viễn thám

Số hóa

Dữ liệu Vector
Chuyển đổi

Ảnh

Cơ sở dữ liệu GIS

Dữ liệu Raster

Các bản đồ
chuyên đề
Sơ đồ 1: Sự tích hợp công nghệ Viễn thám và Hệ thông tin địa lý
2. Khả năng ứng dụng phương pháp viễn thám và GIS trong đánh giá
tài nguyên du lịch khu vực QN-HP
Trong đánh giá tài nguyên du lịch (tài nguyên du lịch tự nhiên và tài nguyên
du lịch nhân văn) cho phát triển du lịch là một công việc phức tạp. Bên cạnh những
yếu tố, tiêu chí có thể định lượng như: khí hậu, thảm thực vật, rừng, địa hình v.v…
còn có những yếu tố, tiêu chí khó định lượng, nó mang tính tổng hợp như: thắng
cảnh tự nhiên, văn hóa bản địa, tâm linh …Vì thế, đánh giá các dạng tài nguyên cho

phát triển du lịch thường còn mang yếu tố chủ quan, định tính.
Khi tiến hành phân tích đánh giá tài nguyên du lịch phải sử dụng tổ hợp các
phương pháp nghiên cứu như: thu thập và xử lý số liệu thống kê, thực địa, phương
pháp chuyên gia, trong đó, phương pháp sử dụng công nghệ viễn thám và GIS đóng
vai trò quan trọng. Sự tích hợp giữa các phương pháp này sẽ xác định mức độ phân

14


hóa không gian, thời gian các các yếu tố, tiêu chí đánh giá trên lãnh thổ nghiên cứu
phục vụ quá trình phân tích, đánh giá cho mục đích nghiên cứu.
Khả năng sử dụng phương pháp viễn thám và GIS trong đánh giá tài nguyên
phục vụ phát triển du lịch sẽ cho phép thực hiện các phân tích không gian, quản lý,
tích hợp và chồng xếp các lớp thông tin không gian mô tả một lãnh thổ. Khả năng
thu thập thông tin về đối tượng từ ảnh viễn thám và phân tích không gian của hệ
GIS góp phần đảm bảo tính khách quan, độc lập và bước đầu định lượng trong
nghiên cứu du lịch, tạo điều kiện thuận lợi cho việc lựa chọn phương án khai thác,
sử dụng tài nguyên hợp lý trên lãnh thổ nghiên cứu.
Trong đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu, đánh giá tài nguyên du lịch và sinh khí
hậu khu vực QN-HP phục vụ phát triển du lich bền vững”, bên cạnh các phương
pháp nghiên cứu truyền thống, phương pháp ứng dụng viễn thám và GIS trong
nghiên cứu và đánh giá đóng vai trò quan trọng.
Dữ liệu
thống kê

Bđ địa chất, địa mạo

Bđ phân vùng
ĐLTN

Bđ thảm thực vật
Bđ địa hình

Các Bđ đánh giá tài
nguyên cho phát triển
du lịch

Bđ khí hậu

Dữ liệu
Viễn thám

Bđ phân bố nhiệt

Bđ Sinh khí hậu

Bđ phân bố mưa

Dữ liệu
bản đồ nền

Bđ phân hóa mùa lạnh
Bđ định hướng tổ
chức không gian phát
triển du lịch

Bđ phân hóa mùa khô

Bđ hành chính

Các dữ
liệu khác

Các bản đồ tài
nguyên

Bđ địa hình, thủy văn
Bản đồ dân cư
Các bản đồ khác

Hệ thông tin địa lý GIS

Sơ đồ 2: Tiếp cận phương pháp Viễn thám và GIS trong nghiên cứu, đánh giá tài
nguyên du lịch, điều kiện sinh khí hậu phục vụ phát triển du lịch
Đối với tư liệu viễn thám, việc sử dụng ảnh viễn thám có thể phát hiện các
cấu trúc địa chất; các dạng địa hình và hiện trạng bề mặt địa hình do hoạt động của
con người; hình thái của địa hình; đặc điểm của các đối tượng thực vật; xác định các
điểm tài nguyên nhân văn v.v…
15


Kết hợp ảnh viễn thám với các phần mềm GIS để giải đoán ảnh và xây dựng
các bản đồ thành phần như: bản đồ thảm thực vật, bản đồ địa mạo, bản đồ mạng
lưới sông ngòi, bản đồ tài nguyên du lịch tự nhiên, nhân văn, các bản đồ thể hiện
các yếu tố khí hậu (nhiệt độ, lượng mưa, mùa khô, mùa lạnh ...). Đặc biệt, từ các
bản đồ thành phần này, ứng dụng công nghệ GIS để chồng xếp các lớp thông tin để
thành lập các bản đồ tổng hợp như: bản đồ phân vùng địa lý tự nhiên, bản đồ sinh
khí hậu, các bản đồ đánh giá tài nguyên du lịch cho các loại hình du lịch, các điểm
du lịch v.v…
Khi thu thập, phân tích thông tin bằng phương pháp viễn thám và công nghệ

GIS cần có sự kết hợp với các phương pháp khác như phương pháp chuyên gia,
phương pháp thực địa để kiểm tra lại kết quả phân tích. Trên cơ các kết quả tổng
hợp đó, người nghiên cứu sẽ đưa ra những phân tích đánh giá có tính chính xác cao
và dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn. Từ đó, kết quả nghiên cứu có độ tin cậy,
đảm bảo tính khoa học và áp dụng trong thực tiễn phát triển kinh tế - xã hội nói
chung và phát triển du lịch nói riêng.

KẾT LUẬN
Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS là phương pháp tối ưu trong nghiên
cứu, đánh giá tài nguyên và môi trường.

16


Tư liệu viễn thám với khả năng cung cấp thông tin về các đối tượng trên toàn
bề mặt lãnh thổ luôn được cập nhật mới. Với đặc điểm truyền tải thông tin từ dữ
liệu viễn thám kết hợp các tư liệu khác và khảo sát thực địa, đặc biệt, việc tích hợp
với khả năng quản lý và phân tích thông tin của công nghệ GIS đã giúp cho việc
phân tích, chồng xếp để thành lập các bản đồ chuyên đề một cách nhanh chóng,
hiệu quả, chính xác và có tính hiện thời cao. Tính hiện thời, đồng bộ, có độ chính
xác cao của các lớp dữ liệu bản đồ là công cụ hữu hiệu cho các nhà quản lý và quy
hoạch. Cơ sở dữ liệu chuyên đề đã xây dựng cũng rất thuận lợi cho các nhà khoa
học có thể khai thác, chỉnh sửa, cập nhật những nội dung chuyên sâu hơn cho từng
lĩnh vực, từ đó tổng hợp và đưa ra những đánh giá, kết luận, định hướng phục vụ
mục đích phát triển kinh tế của lãnh thổ.
Trong phạm vi tiểu luận, nghiên cứu sinh cũng đã trình bày những nét tổng
quan về phương pháp viễn thám và GIS trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường.
Bên cạnh đó cũng nêu nên những hướng tiếp cận trong việc sử dụng phương pháp
viễn thám và GIS trong thực hiện luận án.

Tài liệu tham khảo
1. Nguyễn Đình Dương (1998). Bài giảng: Kỹ thuật và các phương pháp viễn
thám. Viện Địa lý, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

17


2. Nguyễn Ngọc Thạch và nnk (1997). Viễn thám trong nghiên cứu tài
nguyên và môi trường. NXB Khoa học và Kỹ thuật - Hà Nội.
3. Nguyễn Ngọc Thạch. Bài giảng Cơ sở viễn thám. Khoa địa lý, trường Đại
học Khoa học tự nhiên
4. Nguyễn Ngọc Thạch và nnk (2003), Viễn thám và GIS ứng dụng. Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội.
5. Nguyễn Khắc Thời và nnk (2011). Giáo trình Viễn thám. Trường Đại học
Nông nghiệp Hà Nội.

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

18


STT
1
2

Từ viết tắt
Cơ sở dữ liệu
Hệ thống thông tin địa lý

Ký hiệu

CSDL
GIS

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ
Stt

Tên và nội dung bảng

Trang

1

Sơ đồ 1: Sự tích hợp công nghệ Viễn thám và Hệ thông tin địa lý
Sơ đồ 2: Tiếp cận phương pháp Viễn thám và GIS trong nghiên
cứu, đánh giá tài nguyên du lịch, điều kiện sinh khí hậu phục vụ
phát triển du lịch

14

2

19

15