Ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá tổng hợp điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội phục vụ phát triển nuôi trồng thủy sản nước lợ (nghiên cứu trường hợp tại khu vực long thành – nhơn trạch, tỉnh đồng nai)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------

HOÀNG HẢI

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI
PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN NUÔI TRỒNG THỦY SẢN NƯỚC LỢ
(NGHIÊN CỨU TRƯỜNG HỢP TẠI KHU VỰC
LONG THÀNH - NHƠN TRẠCH, TỈNH ĐỒNG NAI)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

HÀ NỘI - 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
--------------

HOÀNG HẢI
ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ TỔNG HỢP
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI
PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN NUÔI TRỒNG THỦY SẢN NƯỚC LỢ
(NGHIÊN CỨU TRƯỜNG HỢP TẠI KHU VỰC
LONG THÀNH - NHƠN TRẠCH, TỈNH ĐỒNG NAI)
Chuyên ngành : Bản đồ viễn thám và hệ thông tin địa lý
Mã số

: 60440214

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đinh Thị Bảo Hoa
XÁC NHẬN HỌC VIÊN ĐÃ CHỈNH SỬA THEO GÓP Ý CỦA HỘI ĐỒNG
Giáo viên hướng dẫn

Chủ tịch hội đồng chấm luận văn
thạc sĩ khoa học
`

PGS.TS. Đinh Thị Bảo Hoa
Hà Nội - 2019

TS. Bùi Quang Thành


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới
cô Đinh Thị Bảo Hoa, người đã tận tình hướng dẫn, động viên cho tôi trong suốt
quá trình nghiên cứu.
Tôi cũng xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc đến các thầy cô trong khoa Địa lý, gia
đình, bạn bè và đặc biệt là những đồng nghiệp tại phòng Quản lý và Khai thác ảnh
vệ tinh, Trung tâm Điều khiển và Khai thác vệ tinh nhỏ, Viện Công nghệ vũ trụ đã
hỗ trợ, khích lệ, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong thời gian học tập, nghiên
cứu và hoàn thành luận văn này.

Hà Nội, ngày

tháng 12 năm 2019

Tác giả luận văn

Hoàng Hải

i


MỤC LỤC
MỤC LỤC .............................................................................................................................ii
DANH MỤC HÌNH VẼ ....................................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................................. vi
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết.................................................................................................................. 1
2. Câu hỏi nghiên cứu ........................................................................................................ 3
3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................. 3
4. Phạm vi, đối tượng và giới hạn nghiên cứu ................................................................... 4
5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................ 5
6. Cơ sở tài liệu .................................................................................................................. 5
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ........................................................................................ 6
8. Cấu trúc của luận văn ..................................................................................................... 6
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................... 7
1.1.

Chỉ tiêu chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản ............................................... 7

1.1.1. Nuôi trồng thủy sản .............................................................................................. 7
1.1.2. Chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản .......................................................... 7
1.1.3. Chlorophyll-a (Chl-a) trong nuôi trồng thủy sản .................................................. 9
1.2. Ứng dụng viễn thám - GIS trong đánh giá chất lượng nước phục vụ nuôi trồng thủy
sản .................................................................................................................................... 12

1.2.1. Ứng dụng viễn thám trong đánh giá chất lượng nước ........................................ 12
1.2.2. Ứng dụng GIS trong đánh giá chất lượng nước ................................................. 16
1.2.3. Sử dụng dữ liệu viễn thám trong nghiên cứu và đánh giá chất lượng nước ....... 18
1.3. Cơ sở viễn thám và GIS trong đánh giá, giám sát chất lượng nước tại khu vực
nghiên cứu ........................................................................................................................ 25
1.4. Phương pháp thực hiện.............................................................................................. 28
1.4.1. Lựa chọn thông số đánh giá chất lượng nước .................................................... 28
1.4.2. Thu thập dữ liệu ảnh vệ tinh ............................................................................... 32
1.4.3. Quy trình xử lý dữ liệu ....................................................................................... 33
1.4.4. Xây dựng công cụ phân tích dữ liệu viễn thám và GIS ...................................... 35
CHƯƠNG 2: CÁC YẾU TỐ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ XÃ HỘI TÁC ĐỘNG TỚI PHÁT
TRIỂN NUÔI TRỒNG THỦY SẢN TẠI KHU VỰC NGHIÊN CỨU .............................. 50

ii


2.1. Đặc điểm tự nhiên ..................................................................................................... 50
2.1.1. Vị trí địa lý.......................................................................................................... 50
2.1.2. Địa hình .............................................................................................................. 51
2.1.3. Đặc điểm khí hậu và thời tiết.............................................................................. 52
2.1.4. Tài nguyên thiên nhiên ....................................................................................... 53
2.2. Đặc điểm kinh tế - xã hội .......................................................................................... 54
2.2.1. Tình hình phát triển kinh tế ................................................................................ 54
2.2.2. Hiện trạng về hạ tầng .......................................................................................... 59
2.2.3. Nguồn nhân lực .................................................................................................. 60
2.3. Tình hình tái cơ cấu lĩnh vực thủy sản trong khu vực nghiên cứu ............................ 61
2.3.1. Quy hoạch chi tiết nuôi trồng thủy sản tập trung huyện Nhơn Trạch ................ 61
2.3.2. Thực trạng........................................................................................................... 63
2.3.3. Tái cơ cấu ngành thủy sản .................................................................................. 68
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS PHỤC VỤ PHÁT TRIỂN NUÔI

TRỒNG THỦY SẢN NƯỚC LỢ TẠI KHU VỰC NGHIÊN CỨU ................................... 70
3.1. Kết quả của công cụ phần mềm ................................................................................ 70
3.2. Đánh giá độ chính xác ............................................................................................... 75
3.2.1. Kết quả điều tra thực địa..................................................................................... 75
3.2.2. So sánh kết quả tính toán trên ảnh và trên thực địa ............................................ 81
3.3. Thảo luận ................................................................................................................... 82
KẾT LUẬN.......................................................................................................................... 85
KIẾN NGHỊ ......................................................................................................................... 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 87

iii


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Hàm lượng chất rắn lơ lửng được phân tích qua ảnh Landsat 8 tại cửa sông Đáy
(Ảnh chụp ngày 8, tháng 12, năm 2013).............................................................................. 15
Hình 1.2. Ảnh Landsat ETM+ chụp lưu vực sông với các kênh phổ khác nhau ................. 20
Hình 1.3. Đặc tính phản xạ và hấp thụ của nước ................................................................. 27
Hình 1.4. Khoảng hấp thụ phổ của Chl-a và Chl-b.............................................................. 29
Hình 1.5. Sơ đồ dữ liệu ảnh VNREDSat-1 sử dụng trong khu vực nghiên cứu .................. 33
Hình 1.6. Quy trình xử lý dữ liệu ảnh vệ tinh ...................................................................... 34
Hình 1.7. Các hợp phần của phần mềm ............................................................................... 38
Hình 1.8. Các dạng dữ liệu Vector ...................................................................................... 39
Hình 1.9. Các trường hợp giao cắt đối tượng dạng vùng..................................................... 40
Hình 1.10. Phổ phản xạ các đối tượng phân tích trên ảnh VNREDSat-1 ............................ 43
Hình 1.11. Ảnh khu vực nghiên cứu và sản phẩm tách nước .............................................. 44
Hình 1.12. Sơ đồ phân bố phổ của các kênh phổ VNREDSat-1 ......................................... 47
Hình 2.1. Vị trí huyện Nhơn Trạch ...................................................................................... 50
Hình 2.2. Biểu đồ thống kê xu hướng diện tích nuôi trồng thủy sản tỉnh Đồng Nai ........... 56
Hình 2.3. Bản đồ lớp phủ huyện Nhơn Trạch năm 2015 ..................................................... 64

Hình 2.4. Bản đồ thủy văn huyện Nhơn Trạch năm 2015 ................................................... 65
Hình 2.5. Bản đồ nước mặt huyện Nhơn Trạch năm 2015 .................................................. 66
Hình 3.1. Giao diện hiệu chỉnh khí quyển cho ảnh VNREDSat-1 ...................................... 70
Hình 3.2. Ảnh trước và sau khi hiệu chỉnh ảnh hưởng của khí quyển................................. 70
Hình 3.3. Công cụ tính toán Chlorophyll-a từ ảnh VNREDSat-1 ....................................... 71
Hình 3.4. Bản đồ phân bố hàm lượng Chlorophyll-a từ ảnh VNREDSat-1 chụp ngày
22/4/2017 ............................................................................................................................. 71
Hình 3.5. Bản đồ vật chất lơ lửng chiết xuất từ ảnh VNREDSat-1 ..................................... 72
Hình 3.6. Sơ đồ các điểm mẫu thực địa ............................................................................... 76

iv


Hình 3.7. Biểu đồ giá trị Chl-a trong các ngày lấy mẫu (đợt 1) .......................................... 78
Hình 3.8. Biểu đồ giá trị Chl-a trong các ngày lấy mẫu (đợt 2) .......................................... 79
Hình 3.9. Biểu đồ Chl-a tại vị trí sông Thị Vải qua các ngày và giờ lấy mẫu ..................... 80
Hình 3.10. Biểu đồ Chl-a tại khu vực nuôi trồng thủy sản qua các ngày và giờ lấy mẫu ... 80
Hình 3.11. Biểu đồ Chl-a tại khu vực nước lặng ven sông Thị Vải qua các ngày và giờ lấy
mẫu....................................................................................................................................... 81
Hình 3.12. Kết quả tính toán Chl-a từ ảnh khu vực lấy mẫu và vị trí các điểm mẫu .......... 81
Hình 3.13. Tương quan giữa giá trị đo thực địa và kết quả tính từ ảnh ............................... 82

v


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn nước cho nuôi trồng thủy sản ....……………………….................. 09
Bảng 1.2. Quan hệ giữa lượng Chlorophyll và chất lượng nước ....................................... 11
Bảng 1.3. Đặc điểm một số loại dữ liệu VT trong nghiên cứu tài nguyên nước ................ 22
Bảng 1.4. Dữ liệu ảnh VNREDSat-1 đã thu thập được ……………………….................. 32

Bảng 2.1. Thống kê diện tích thành phần nước mặt huyện Nhơn Trạch năm 2015 ........... 66
Bảng 3.1. Hàm lượng Chl-a và SPM của các cảnh ảnh VNREDSat-1 khu vực nghiên
cứu……………………………………………………………………................................73
Bảng 3.2. Kết quả phân tích mẫu nước đợt 1 ..................................................................... 77
Bảng 3.3. Kết quả phân tích mẫu nước đợt 2 ..................................................................... 78
Bảng 3.4. Giá trị Chl-a thực địa và trên ảnh (đơn vị µg/L) ................................................ 82

vi


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Tỉnh Đồng Nai là nơi có hoạt động nuôi trồng thủy sản hầu như phân bố đồng
đều khắp toàn tỉnh và được chia thành hai vùng riêng biệt: vùng nước ngọt và vùng
ngập mặn Long Thành – Nhơn Trạch. Ngành thủy sản Đồng Nai đã và đang phát
triển theo hướng tăng giá trị sản xuất, với nhiều mô hình nuôi thủy sản có hiệu quả
cho năng suất sản lượng cao.
Ngày 18/7/2016, UBND tỉnh Đồng Nai đã ra quyết định số 2253/QĐ-UBND
Phê duyệt Kế hoạch thực hiện tái cơ cấu lĩnh vực thủy sản giai đoạn 2016 -2020,
định hướng đến năm 2030. Điều này đã thể hiện vị thế quan trọng của ngành thủy
sản tại tỉnh Đồng Nai. Với mục tiêu “Tận dụng triệt để các lợi thế, khắc phục các
khó khăn để phát triển ngành thủy sản của tỉnh”, một trong những nhiệm vụ được
đặt ra là cần phải quy hoạch hợp lý, hiệu quả, phù hợp với điều kiện thực tế. Theo
đó, khu vực xã Phước An, huyện Nhơn Trạch đã được quy hoạch đầu tư xây dựng
cơ sở hạ tầng để phát triển nuôi trồng thủy sản; đây cũng là khu vực được lựa chọn
để tập trung nghiên cứu, điều tra, khảo sát thực địa.
Tuy nhiên, một trong những khó khăn, hạn chế khi thực hiện công tác quy
hoạch, phát triển nuôi trông thủy sản trong khu vực nghiên cứu là các thông tin về
chất lượng nước còn chưa đầy đủ. Mặc dù, Chi cục Thủy sản, Sở Nông nghiệp và
Phát triển nông thôn đã có những trạm đo nhưng số lượng còn ít, số liệu vẫn còn

hạn chế; đồng thời chỉ tập trung vào một số khu vực nhất định. Do vậy, các số liệu
còn chưa đồng nhất trên diện rộng,và chưa có tính chu kỳ trong thời gian dài. Điều
này dẫn đến những khó khăn nhất định cho việc cung cấp thông tin cho quy hoạch.
Bên cạnh đó, theo quy hoạch tổng thể của tỉnh tại khu vực Long Thành –
Nhơn Trạch, không chỉ có sân bay quốc tế mà còn có nhiều các khu công nghiệp
với các quy mô lớn, nhỏ các cơ sở hạ tầng giao thông, cấp nước, xử lý nước thải
đang được thiết kế, cấp phép triển khai. Như vậy, trong tương lai, chất lượng nước
khu vực này có thể bị ảnh hưởng bởi nước thải hoạt động của các khu công nghiệp,
dự án ở đây và qua đó, ảnh hưởng không nhỏ đến công tác quy hoạch, phát triển

1


nuôi trồng hải sản trong khu vực. Vì vậy, giám sát chất lượng nước trong khu vực là
yêu cầu cần thiết, phục vụ thiết thực công tác quản lý, quy hoạch phát triển nuôi
trồng thủy sản tại đây.
Việc ứng dụng công nghệ viễn thám vào ngành thủy sản đã và đang có những
thay đổi nhanh chóng và tích cực. Tuy vậy, đây vẫn là lĩnh vực ứng dụng còn chưa
mạnh, hầu hết là để phục vụ quản lý mang tính chất cục bộ, nên dẫn đến dữ liệu còn
manh mún. Mặt khác, tính khả thi và mức độ thành công phụ thuộc rất nhiều vào dữ
liệu đầu vào, đây là thứ mà ngành còn đã và đang thiếu. Vấn đề quản lý nuôi trồng,
quy hoạch và phát triển sẽ gặp không ít khó khăn. Trong đó, việc theo dõi biến động
nuôi trồng thủy sản sẽ được đặt lên hàng đầu thông qua việc giám sát chất lượng
nước để đưa ra các đánh giá về quy hoạch nuôi trồng, nhằm xác định tính tương
thích cao nhất cho từng vùng, cũng như phát hiện ô nhiễm nguyên nhân gây dịch
bệnh cho vật nuôi.
Với những ưu điểm như độ phủ rộng, có tính lịch sử, kế thừa, tính thời sự, tính
đồng nhất và tương quan cao của nhiều đối tượng trong cùng một thời điểm, dữ liệu
viễn thám cho phép cập nhật thông tin một cách chính xác nhất, hiệu quả nhất đồng
thời giảm thời gian, kinh phí, đặc biệt là cho các khu vực rộng lớn. Bên cạnh đó,

GIS là một công cụ thực sự hữu hiệu không chỉ cho nghiên cứu đánh giá vùng thích
nghi nuôi trồng thủy sản mà còn cho rất nhiểu các lĩnh vực khác. Tuy nhiên, khi sử
dụng công cụ này vào đánh giá thích nghi cần phải kết hợp với điều tra đánh giá
điều kiện tự nhiên, điều kiện kinh tế xã hội, các chỉ số môi trường vùng nuôi, chất
lượng nước, .. để đưa ra các thông tin đầy đủ và chính xác nhất, hỗ trợ đề xuất quy
hoạch vùng nuôi thực sự có hiệu quả và bền vững.
Với những lý do trên, luận văn nghiên cứu: “Ứng dụng viễn thám và GIS
đánh giá tổng hợp điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội phục vụ phát triển nuôi
trồng thủy sản nước lợ (Nghiên cứu trường hợp tại khu vực Long Thành - Nhơn
Trạch, tỉnh Đồng Nai)” đã được chọn nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng công
nghệ viễn thám và GIS ở địa phương, góp phần thúc đẩy sự tham gia của các ứng
dụng sử dụng ảnh viễn thám và GIS trong phát triển kinh tế xã hội. Thực tế cho thấy

2


rằng, người sử dụng trực tiếp các dữ liệu này thường có chuyên môn về viễn thám
khá hạn chế, mà chỉ chuyên sâu về lĩnh vực thủy sản. Vì vậy, không dễ để có thể
khai thác hiệu quả dữ liệu ảnh viễn thám thông qua các phần mềm xử lý ảnh thương
mại phổ biến hiện nay. Do đó, nghiên cứu này sẽ tập trung phân tích các đặc điểm
tự nhiên và đặc điểm kinh tế xã hội tại khu vực, từ đó phát triển một công cụ phần
mềm trên cơ sở mã nguồn mở, sử dụng ngôn ngữ tiếng Việt và giảm thiểu thao tác
xử lý chiết tách thông tin từ dữ liệu ảnh, nhằm giúp người dùng có thể dễ dàng thực
hiện các bước thu thập thông tin từ ảnh viễn thám để trợ giúp một cách tốt nhất cho
việc quy hoạch nuôi trồng thủy sản nói chung, nuôi trồng thủy sản nước lợ nói
riêng. Trong giới hạn nghiên cứu, dữ liệu ảnh viễn thám của Việt nam hiện nay là
ảnh vệ tinh VNREDSat-1 được sử dụng để phân tích và đánh giá chỉ số hàm lượng
Chlorophyll-a trong chất lượng môi trường nước.
2. Câu hỏi nghiên cứu
-

Yếu tố chất lượng nước nào của điều kiện tự nhiên ảnh hưởng đến phát

triển nuôi trồng thủy sản nước lợ tại khu vực nghiên cứu?
-

Liệu dữ liệu ảnh viễn thám nói chung, ảnh VNREDSat-1 của Việt Nam

nói riêng có thể cung cấp thông tin về chất lượng nước không? Có thể xây dựng một
phần mềm đơn giản, dễ sử dụng nhằm ứng dụng rộng rãi việc chiết tách thông số
chất lượng nước từ dữ liệu ảnh vệ tinh này.
3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
- Mục tiêu nghiên cứu:
+ Ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá biến động chất lượng nước thông
qua hai chỉ số hàm lượng Chlorophyll-a và SPM phục vụ phát triển nuôi trồng thủy
sản nước lợ của khu vực nghiên cứu.
+ Xác định khả năng ứng dụng ảnh VNREDSat-1 trong giám sát chất lượng
nước, hỗ trợ công tác nuôi trồng thuỷ hải sản. Từ đó, xây dựng một công cụ phần
mềm mã nguồn mở nhằm đưa ứng dụng dữ liệu ảnh viễn thám được phổ biến đến
người dùng.
- Nhiệm vụ nghiên cứu:

3


+ Thu thập và phân tích tổng quan các nguồn tài liệu về đặc điểm tự nhiên,
đặc điểm kinh tế xã hội, hiện trạng sử dụng đất, các quy hoạch – điều chỉnh quy
hoạch tại khu vực nghiên cứu.
+ Xây dựng cơ sở dữ liệu khoa học trợ giúp quy hoạch, quản lý nuôi trồng
thủy sản nước lợ tại khu vực

+ Điều tra, khảo sát thực địa, lấy mẫu nước và phân tích các chỉ số chất
lượng nước
+ Nghiên cứu đặc điểm của dữ liệu ảnh viễn thám VNREDSat-1. Từ đó cho
thấy khả năng chiết tách các thông số chất lượng nước (Chlorophyll-a và độ đục SPM) từ dữ liệu ảnh VNREDSat-1.
+ Xây dựng công cụ phần mềm mã nguồn mở tiếng Việt để xử lý, chiết tách
thông số chất lượng nước Chlorophyll-a và SPM từ ảnh VNREDSat-1.
4. Phạm vi, đối tượng và giới hạn nghiên cứu
- Phạm vi không gian: Do các đặc điểm tự nhiên về vùng nước lợ, lưu vực
sông Thị Vải, thuộc huyện Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai được lựa chọn tập trung
nghiên cứu. Trong đó, thực hiện khảo sát thực địa khu vực xã Phước An, huyện
Nhơn Trạch, tỉnh Đồng Nai.
- Đối tượng nghiên cứu: Các nghiên cứu chỉ ra rằng khả năng sử dụng viễn
thám trong đánh giá chất lượng nước phục vụ cho nuôi trồng thủy sản rất hiệu quả.
Từ ảnh vệ tinh có thể xác định được các tham số như vật chất lơ lửng, Chlorophylla (Chl-a) và vật chất hữu cơ hòa tan có màu. Trong các tham số này, tham số Chl-a
thể hiện sự phong phú của thực vật phù du hay sự phú dưỡng của nước và là tham
số có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nước trong các ao nuôi thủy sản. Nước có
sự phú dưỡng thấp sẽ có ít thức ăn cho các loại thủy sản, ngược lại độ phú dưỡng
cao sẽ làm thiếu ô xi trong nước. Do đó, tham số này được lựa chọn nghiên cứu để
giám sát chất lượng nước phục vụ công các quy hoạch nuôi trồng thủy sản trong
khu vực nghiên cứu.
- Giới hạn nghiên cứu: Qua phân tích, tổng hợp các yếu tố tự nhiên và điều
kiện kinh tế xã hội của khu vực, có thể thấy tác động của hàm lượng Chl-a và SPM

4


trong chỉ tiêu chất lượng nước ảnh hưởng rất lớn đến nuôi trồng thủy sản nói chung,
nuôi trồng thủy sản nước lợ nói riêng tại khu vực nghiên cứu. Chính vì vậy, nghiên
cứu này sẽ tập trung phát triển và sử dụng công nghệ viễn thám và GIS cụ thể là
phát triển một công cụ phần mềm GIS mã nguồn mở để đánh giá các chỉ số này ảnh

hưởng như thế nào đến phát triển nuôi trồng thủy sản tại khu vực.
5. Phương pháp nghiên cứu


Phương pháp thu thập, tổng hợp, phân tích và kế thừa thông tin tài liệu: về
hiện trạng kinh tế xã hội, điều kiện tự nhiên môi trường, các nghiên cứu và
tài liệu có liên quan đến luận văn



Phương pháp viễn thám: xử lý dữ liệu ảnh vệ tinh, chiết tách thông tin
chuyên đề về Chl-a và độ đục.



Phương pháp điều tra khảo sát thực địa, thu thập mẫu: Mẫu nước được lấy
chủ yếu tại 3 địa điểm ở lưu vực sông Thị Vải, xã Phước An, huyện Nhơn
Trạch vào 2 thời điểm tháng 4 và tháng 10 năm 2017. Sau phân tích, thu
được chỉ số hàm lượng Chlorophyll-a.



Phương pháp GIS phân tích, xử lý ảnh vệ tinh, vẽ bản đồ: giải đoán, chiết
tách thông tin từ ảnh vệ tinh, điều vẽ trên máy tính, sử dụng GIS để chồng
lớp thông tin nền và thành lập các bản đồ, nội suy sự phân bố chỉ tiêu chất
lượng nước bằng hình ảnh và kết quả thực địa thông qua các điểm phân
tán lấy mẫu nước đã thu thập được.



Phương pháp lập trình mã nguồn mở: Phát triển công cụ phân tích dữ liệu
GIS và viễn thám dựa trên nền tảng hệ điều hành mã nguỗn mở Linux Ubuntu và ngôn ngữ lập trình Python.

6. Cơ sở tài liệu
- Ảnh VNREDSat-1 ngày 15/4/2015 và ngày 22/4/2017 với độ phân giải
không gian đối với ảnh toàn sắc là 2,5m; đối với ảnh đa phổ tương ứng là 10m; độ
rộng của cảnh ảnh là 17,5 km; 4 kênh đa phổ ( blue, green, NIR, red); thời gian
chụp lặp lại: 3 ngày

5


- Bộ dữ liệu thực nghiệm chỉ số Chlorophyll-a là kết quả của các chuyến đi
điều tra thực địa: đợt 1: từ 16/4 đến 22/4 năm 2017; đợt 2 từ 29/9 đến 7/10 năm
2017.
- Bản đồ địa hình Đồng Nai dạng bản đồ số đã có đến tỉ lệ 1:25000 gồm 32
mảnh.
- Bản đồ sử dụng đất tỉnh Đồng Nai tỷ lệ 1:50.000 thành lập năm 2010.
- Dữ liệu thống kê kinh tế - xã hội: Niên giám thống kê tỉnh Đồng Nai
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Về khoa học:
Khẳng định dữ liệu ảnh VNREDSat-1 của Việt Nam có thể cung cấp thông tin
về các chỉ số của chất lượng nước. Các thông tin này có thể sử dụng vào các ứng
dụng khác có liên quan; gợi ý thêm cho các nhà nghiên cứu về việc sử dụng các chỉ
số chất lượng nước tùy theo đặc điểm các vùng khác nhau. Kết quả của luận văn có
thể bổ sung, nâng cao năng lực ứng dụng GIS và viễn thám tại địa phương về xử lý
ảnh viễn thám, chiết tách thông tin từ ảnh viễn thám.
Ý nghĩa thực tiễn:
Từ nguồn dữ liệu ảnh viễn thám VNREDSat-1, luận văn đã sử dụng các mô
hình tính toán hiện đang được sử dụng rộng rãi để xác định được các tham số liên

quan đến chất lượng nước là Chlorophyll-a, SPM. Kết hợp với bản đồ hiện trạng
lớp phủ, các công cụ GIS sẽ cho phép nhà quản lý lựa chọn được các khu vực phù
hợp phát triển nuôi trồng thủy sản bền vững tại khu vực nghiên cứu.
8. Cấu trúc của luận văn
Luận văn bao gồm 03 chương cùng với phần Mở đầu, Kết luận, Kiến nghị, Tài
liệu tham khảo. Dưới đây là tiêu đề các chương:
Chương 1: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu
Chương 2: Các yếu tố tự nhiên và kinh tế xã hội tác động tới phát triển nuôi
trồng thủy sản tại khu vực nghiên cứu
Chương 3: Ứng dụng viễn thám và GIS phục vụ phát triển nuôi trồng thủy
sản nước lợ tại khu vực nghiên cứu

6


CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.1. Chỉ tiêu chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản
1.1.1. Nuôi trồng thủy sản
Nuôi trồng thủy sản là bất kỳ phương tiện gì của con người nhằm cải thiện
tăng trưởng của một thủy sinh vật nào đó trong một diện tích mặt nước nhất định.
Nuôi trồng thủy sản là một hay nhiều sự tác động của con người nhằm can thiệp vào
chu kỳ sống tự nhiên của một loài thủy sinh vật.
Theo FAO (1988): Nuôi trồng thủy sản là nuôi các thủy sinh vật bao gồm cá,
nhuyễn thể, giáp xác, và thủy thực vật. Nuôi thủy sản hàm ý một số hình thức can
thiệp trong quá trình nuôi để thúc đẩy sản xuất chẳng hạn thả giống đều đặn, cho ăn,
bảo vệ khỏi địch hại, v.v… Về mặt sở hữu cũng bao gồm cá thể và tập thể đối với
các đối tượng nuôi.
Hiện nay, nuôi trồng thuỷ sản được coi là ngành kinh tế mũi nhọn của nhiều
quốc gia, trong đó có Việt Nam. Nuôi trồng thuỷ sản có vai trò quan trọng không
chỉ đối với việc gia tăng sản lượng thuỷ sản, mang lại nguồn thu cho quốc gia, cải

thiện đời sống mà còn giúp tái tạo và bảo vệ nguồn gen và môi trường sinh thái.
Trong lĩnh vực nuôi trồng thuỷ sản, việc ứng dụng khoa học công nghệ tiên tiến
ngày càng phổ biến và công nghệ viễn thám và GIS cũng là một trong số đó.
Nuôi trồng thuỷ sản mặn, lợ: là thuật ngữ bao hàm tất cả các hình thức nuôi
động vật và trồng thực vật thuỷ sinh trong các môi trường nước lợ và nước mặn
(như cửa biển, đại dương ..).
1.1.2. Chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản
Chất lượng nước đối với người nuôi trồng thủy sản chính là chất lượng nước
cho phép nhân giống thành công các sinh vật mong muốn. Mật độ nuôi thả trong
nuôi trồng thủy sản thường lớn hơn gấp ngàn lần so với môi trường hoang dã. Các
yêu cầu về chất lượng nước sẽ được quyết định bởi giống sinh vật được nuôi trồng
và các thành phần khác đan xen vào nhau. Đôi khi một thành phần có thể được xử
lý một cách riêng biệt, nhưng do tính chất tương tác phức tạp giữa chúng, một hỗn

7


hợp của các thành phần sẽ được đưa ra. Sự tăng trưởng cùng với tỷ lệ sống quyết
định năng suất cuối cùng. [6]
Chất lượng nước trong nuôi trồng thủy sản bao gồm tất cả các yếu tố vật lý,
hóa học và sinh học. Sự biến động của các yếu tố này đều ảnh hưởng đến năng suất
nuôi.
Có rất nhiều tham số để đánh giá chất lượng nước. Mỗi nhóm tham số lại có
những phương pháp đo đạc, xác định khác nhau.
Các thông số lý học
- Nhiệt độ (biến động theo ngày và theo mùa)
- Độ mặn (biến động theo thủy triều và theo mùa)
- Hạt (chất rắn): thành phần (hữu cơ và vô cơ), kích thước, hàm lượng
- Màu sắc
- Ánh sáng: tổng năng lượng chiếu sáng hằng năm, cường độ năng lượng bức

xạ, chất lượng ánh sáng, thời gian chiếu sáng (chu kỳ trong ngày).
Các thông số hoá học
- pH và độ kiềm
- Khí: tổng áp suất khí, oxy, nitơ, CO2, H2S
- Chất dinh dưỡng: các hợp chất nitơ, các hợp chất photpho, kim loại vi lượng
và sự hình thành
- Các hợp chất hữu cơ: dễ phân hủy, không phân hủy
- Các hợp chất độc: kim loại nặng, bioxit
Các thông số sinh học
- Vi khuẩn (chủng loại và mật độ)
- Virút
- Nấm
- Khác
Chất lượng môi trường nước tự nhiên chịu ảnh hưởng rất nhiều của các loại
thủy sinh vật. Sự phong phú của phiêu sinh vật ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ sáng và
độ đục, oxy hòa tan, chất dinh dưỡng vô cơ, pH và độ cứng của nước. Do đó, theo

8


dõi sự phát triển của các loại thủy sinh vật như tảo có thể gián tiếp đánh giá được
chất lượng môi trường nước.
Bảng 1.1. Tiêu chuẩn nước cho nuôi trồng thủy sản

1.1.3. Chlorophyll-a (Chl-a) trong nuôi trồng thủy sản
Thông thường, khi nhắc đến Chlorophyll chúng ta sẽ nghĩ ngay đến tảo. Tảo
còn được gọi là tản thực vật thallophytes, là những thực vật thiếu rễ, thiếu là và

9

thiếu cả thân, bù lại chúng có Chlorophyll đóng vai trò như sắc tố quang hợp sơ cấp.
Chlorophyll-a (Chl-a) là sắc tố chính tham gia quá trình quang hợp của tảo và
oxygen được phóng thích từ quá trình quang hợp này.
Tất cả các thực vật phiêu sinh vật đều có chứa Chl-a. Các phiêu sinh vật này
có thể là thực vật phù du hoặc động vật phù du. Thực vật phù du là các loại thủy
sinh vật cực nhỏ, ít hoặc không chịu được dòng chảy và sống trôi nổi lơ lửng trong
nước sạch, nước lợ hoặc nước biển tùy từng loại. Các phiêu sinh vật có thể là đơn
bào, là ký sinh vật, hoặc có thể là dạng nhiều sợi nhỏ.
Hàm lượng Chl-a có liên quan mật thiết với sinh khối của các thực vật phiêu
sinh vật này, và nó là một chất chỉ thị của lượng tảo. Chl-a được sử dụng để đánh
giá chất lượng sơ bộ ban đầu của nguồn nước. Nhất là hiện nay việc nuôi thủy sản
đang được gia tăng thì Chl-a cũng đóng vai trò là một trong các chỉ tiêu đánh giá
chất lượng nước đảm bảo cho sự phát sản thủy sản nuôi. Hàm lượng Chl-a trong tảo
thông thường chiếm khoảng 1-2% trọng lượng khô của tảo. [7]
Hầu hết các tảo cát đều phát triển tốt ở nhiệt độ 12 - 25°C trong khi tảo lục
phát triển tốt ở 35°C và cao hơn. Lượng phiêu sinh vật phát triển nhiều vào mùa hè
trong thời gian có nhiều ánh nắng mặt trời chiếu vào nước, nhưng trong mùa mưa,
các chất lơ lửng gia tăng làm cản trở năng lượng từ ánh sáng mặt trời. Một số tảo
lục, tảo mắt và dinoflagellate có thể phát triển trong môi trường oxy thấp và lượng
dinh dưỡng vô cơ cao, điều này xảy ra trong nước phú dưỡng. Nhóm tảo lục thích
sống trong nước nghèo dinh dưỡng, đó là môi trường nước sạch và có độ cứng thấp,
nhóm này cũng thích môi trường pH 4 - 6.5 hơn trong khi tảo lam thích môi trường
có pH 9 - 10. Tuy vậy, phiêu sinh vật thường có tỷ lệ phát triển cao trong nước phú
dưỡng, vì vậy nồng độ Chl-a có thể chỉ thị tình trạng nước như sau:

10


Bảng 1.2. Quan hệ giữa lượng Chlorophyll và chất lượng nước

Tình trạng nước

Chl-a

Nghèo dinh

Dinh dưỡng

dưỡng

trung bình

0.3-3

3-10

Phú dưỡng

Đại phú
dưỡng

10-100

>100

(μg/l, mg/m3)

Hiện tượng Chlorophyll thay đổi theo thời gian là một hiện tượng tự nhiên.
Nồng độ Chlorophyll cao sau những cơn mưa, đặc biệt là mưa có đem theo nhiều

chất dinh dưỡng vào nguồn nước. Nồng độ Chlorophyll cao thường vào các tháng
mùa hè khu nhiệt độ cao và cường độ ánh sáng cao. Chế độ thủy triều cũng là một
vấn đề quan trọng trong việc kiểm soát nồng độ này. Thủy triều mạnh sẽ làm xáo
trộn và nồng độ Chlorophyll sẽ giảm vì thời gian lưu lại của tảo ở vùng ánh sáng
giảm. Thủy triều xáo trộn làm tăng chất rắn lơ lửng và tăng độ đục do đó làm giảm
lượng ánh sáng cho quá trình quang hợp. Việc tăng nồng độ Chlorophyll có thể
phản ánh được lượng chất dinh dưỡng cũng tăng.
Thực vật phù du đóng một vai trò quan trọng trong việc ổn định hệ sinh thái
của toàn bộ ao và trong việc giảm thiểu những biến động của chất lượng nước.
Quần thể thực vật phù du thích hợp làm phong phú thêm hàm lượng oxy thông qua
quang hợp dưới ánh sáng ban ngày và làm giảm mức độ khí CO2, NH3, NO2 và H2S.
Phát triển quần thể thực vật phù du lành mạnh có thể làm giảm các chất độc hại vì
thực vật phù du có thể tiêu thụ NH4 và kết hợp với kim loại nặng …
Do Chl-a thể hiện mối tương tác giữa dinh dưỡng môi trường, các yếu tố khí
hậu và sự phát triển của quần thể sinh vật trong môi trường nên nó trở thành một
thông số quan trọng trong việc giám sát chất lượng nước nói riêng và môi trường
nói chung.

11


1.2. Ứng dụng viễn thám - GIS trong đánh giá chất lượng nước phục vụ nuôi
trồng thủy sản
Ở trong nước cũng có nhiều ứng dụng liên quan đến sử dụng GIS và viễn thám
trong giám sát, quản lý nuôi trồng thủy sản. Có thể kể đến như ứng dụng GIS và
AHP xây dựng bản đồ thích nghi nuôi tôm nước lợ tại huyện Tuy Phong tỉnh Bình
Thuận hay ứng dụng hệ thống thông tin địa lý và viễn thám trong điều tra, phân tích
hiện trạng nuôi trồng thủy sản ở Đầm Sam Chuồn, huyện Phú Vang, tỉnh Thừa
Thiên Huế. Tuy nhiên, trong các ứng dụng này chưa thấy có việc tính toán hay sử
dụng tham số chất lượng nước. [3]

Cũng đã có các đề tài, dự án liên quan đến theo dõi, kiểm soát chất lượng nước
ở tỉnh Đồng Nai như ứng dụng mô hình SWAT và chỉ số chất lượng nước đánh giá
chất lượng nước mặt tại lưu vực sông La Ngà và xây dựng phần mềm quản lý tổng
hợp số liệu quan trắc chất lượng nước mặt lưu vực hệ thống sông Đồng Nai dựa trên
công nghệ WebGIS. Tuy nhiên, các nghiên cứu này chủ yếu sử dụng số liệu quan
trắc từ mẫu thực tế, chưa sử dụng nhiều và sâu rộng các dữ liệu viễn thám nên có
thể chưa phải là cách tiếp cận hiệu quả. [1]
Các tài liệu thu thập được đã minh chứng rằng viễn thám và GIS có khả năng
ứng dụng trong giám sát, đánh giá chất lượng nước phục vụ nuôi trồng thủy sản nói
riêng cũng như trợ giúp quy hoạch phát triển kinh tế, xã hội nói chung. Các nghiên
cứu cũng cho thấy bài toán quy hoạch là bài toán đa nghành được quyết định bởi
các nhà quản lý. GIS và viễn thám ở đây có thể sử dụng hiệu quả với vai trò như
một công cụ trợ giúp cung cấp thông tin một cách nhanh chóng với quy mô lớn, tiết
kiệm thời gian và kinh phí lại mang lại hiệu quả cao.
1.2.1. Ứng dụng viễn thám trong đánh giá chất lượng nước
Chất lượng nước là một thành phần quan trọng quyết định sự tồn tại của nhiều
lợi ích mà con người đang hưởng lợi bao gồm lương thực, năng lượng, văn hóa và
điều tiết tự nhiên. Rất nhiều những hoạt động của con người nằm trong mối ràng
buộc chặt chẽ với hệ sinh thái đã đặt ra nhu cầu nắm bắt thông tin về sức khỏe của

12


nó, điều này thúc đẩy triển khai các hoạt động quan trắc chất lượng nước, tuy nhiên
thách thức là không nhỏ.
Các lưu vực sông hiện đại đang trở nên rất phức tạp với nhiều thành phần, tạo
ra khó khăn cho nổ lực phát triển được một bộ tiêu chuẩn chất lượng nước tổng hợp,
đáp ứng nhu cầu của tất cả các thành phần để làm cơ sở xây dựng các chế độ và
công trình quan trắc. Hơn thế nữa, các mối quan hệ phức tạp giữa các thành phần
trong một lưu vực, cũng như các yếu tố khó dự đoán khác cũng đều đang ảnh hưởng

đến chất lượng nước, gây ra khó khăn trong việc xác định nguồn ô nhiễm. Tuy
nhiên, thử thách lớn nhất xuất hiện khi đưa tất cả các vấn đề nêu trên vào xem xét
giải quyết dưới hỗ trợ của các công trình và phương thức quan trắc truyền thống
hiện có, bài toán không thể được giải quyết một cách hoàn toàn. Tốn kém về thời
gian, tài chính và đặc điểm quan trắc rời rạc theo điểm là ba hạn chế lớn của cách
tiếp cận này, đặc biệt tại các lưu vực thiếu thốn các công trình quan trắc và nhân lực
thực hiện quan trắc. Trong bối cảnh nêu trên, công nghệ viễn thám được đưa vào
xem xét và xem như chìa khóa giải quyết các thách thức.
Công nghệ viễn thám là một phần của công nghệ vũ trụ, tuy mới phát triển
nhưng đã nhanh chóng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực và được phổ biến rộng rãi
ở các nước phát triển. Công nghệ viễn thám đã trở thành phương tiện chủ đạo cho
công tác giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở cấp độ từng nước, từng
khu vực và trong phạm vi toàn cầu. Khả năng ứng dụng công nghệ viễn thám ngày
càng được nâng cao, đây là lý do dẫn đến tính phổ cập của công nghệ này.
Viễn thám là khoa học thu nhận, xử lý và suy giải các hình ảnh thu nhận từ
trên không của trái đất để nhận biết được các thông tin về đối tượng trên bề mặt trái
đất mà không cần tiếp xúc nó. Viễn thám thu nhận thông tin khách quan về bề mặt
trái đất và các hiện tượng trong khí quyển nhờ các máy thu (sensor) được đặt trên
máy bay, vệ tinh nhân tạo, tầu vũ trụ hoặc đặt trên các trạm quỹ đạo. Công nghệ
viễn thám có những ưu việt như sau:

13


 Độ phủ trùm không gian rộng lớn của tư liệu bao gồm các thông tin về tài
nguyên, môi trường trên bề mặt của Trái đất gồm cả những khu vực rất
khó đến được như rừng nguyên sinh, đầm lầy hay các hải đảo;
 Có khả năng giám sát sự biến đổi của tài nguyên, môi trường Trái đất do
chu kỳ quan trắc lặp lại và liên tục trên cùng một đối tượng trên mặt đất
của các máy thu viễn thám. Khả năng này cho phép công nghệ viễn thám

ghi lại được các biến đổi của tài nguyên, môi truờng giúp công tác giám
sát, kiểm kê tài nguyên thiên nhiên và môi trường trở nên dễ dàng;
 Sử dụng các dải phổ đặc biệt, khác nhau để quan trắc các đối tượng (ghi
nhận đối tượng), nhờ khả năng này mà tư liệu viễn thám được ứng dụng
cho nhiều mục đích, trong đó có nghiên cứu về khí hậu, nhiệt độ của trái
đất, giám sát và đánh giá chất lượng nước ..;
 Cung cấp nhanh các tư liệu ảnh số có độ phân giải cao và siêu cao, là dữ
liệu cơ bản cho việc thành lập và hiện chỉnh hệ thống bản đồ quốc gia và
hệ thống cơ sở dữ liệu địa lý quốc gia.
Với những ưu điểm trên, công nghệ viễn thám đang trở thành công nghệ chủ
đạo cho quản lý, giám sát tài nguyên thiên nhiên và môi truờng ở nước ta hiện nay.
Viễn thám, khi được kết hợp với các phương pháp quan trắc truyền thống sẽ
mang lại hiệu quả rất đáng mong đợi, nhất là khi chất lượng của ảnh vệ tinh được
cung cấp miễn phí đang ngày được cải thiện với độ phân giải cao hơn. Năm ưu
điểm nổi bật nhất của cách kết hợp này:
 Cung cấp cái nhìn tổng quát vùng quan trắc để theo dõi hiệu quả hơn những
thay đổi theo không gian và thời gian;
 Cung cấp đồng thời thông tin chất lượng nước tại nhiều vị trí trên một diện
tích lớn tại cùng một thời điểm;
 Cung cấp chuỗi số liệu toàn diện nhiều năm chỉ ra xu hướng thay đổi của
chất lượng nước theo thời gian;
 Cung cấp một công cụ hỗ trợ quyết định mức độ ưu tiên các vị trí, thời gian
thực hiện điều tra, khảo sát và lấy mẫu nước;

14


 Cung cấp một ước tính chính xác các thành phần hoạt tính quang học mô tả
chất lượng nước.

Hình 1.1. Hàm lượng chất rắn lơ lửng được phân tích qua ảnh Landsat 8 tại cửa sông Đáy
(Ảnh chụp ngày 8, tháng 12, năm 2013)

Một cách tổng quan, ảnh vệ tinh có thể được sử dụng để quan trắc chất lượng
nước là nhờ vào thông tin về năng lượng bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt nước mà nó
ghi nhận được. Một số thông số chất lượng nước có thể được quan trắc bằng ảnh vệ
tinh bao gồm nhiệt độ, hàm lượng chất rắn lơ lửng (SSC), chlorophyll, chất hữu cơ
hòa tan (DOM), vết dầu loang. Kể từ thời điểm phát triển ban đầu trong những năm
1970, viễn thám đã và đang được áp dụng rộng rãi bởi nhiều tổ chức và các chuyên
gia hàng đầu Thế giới trong các nghiên cứu của họ. Caio (2015) đã thực hiện tìm
kiếm các ấn phẩm công bố trên các tạp chí Quốc tế có sử dụng từ khóa "viễn thám"
và "dịch vụ hệ sinh thái", nghiên cứu đã tìm được 5920 ấn phẩm phù hợp với tiêu
chí tìm kiếm là sử dụng từ khóa “dịch vụ sinh thái” trong khoảng thời gian từ 1960
đến 2013 và trong số đó, 211 nghiên cứu đã được tìm thấy đề cập trực tiếp đến từ
khóa "viễn thám" như là phương pháp để giải quyết các bài toán liên quan đến “dịch
vụ sinh thái”. Bên cạnh đó, đã có một loạt các nghiên cứu của Jerry C. Ritchie và
những người khác xác định các thông số kỹ thuật như xác định dải bước sóng phù

15


hợp để quan trắc hàm lượng chất lơ lửng, chlorophyll-a, hay các thuật toán chuyển
đổi thông tin phản xạ/bức xạ thành giá trị của các thông số chất lượng nước. [8,9]
Hạn chế của kỹ thuật viễn thám là sự phụ thuộc vào độ phân giải của ảnh, và
độ che phủ của mây. Hiện tại, có rất nhiều nguồn cung cấp ảnh miễn phí, tuy nhiên
vì độ phân giải thấp nên các nghiên cứu chủ yếu tập trung tại các hồ chứa nước lớn,
các cửa sông rộng và đại dương. Tuy vậy, bởi những ưu điểm to lớn và sự phát triển
của Khoa học kỹ thuật, các dự án như Landsat hay Sentinel đã và sẽ mang lại nguồn
dữ liệu khổng lồ và ngày càng nâng cấp độ phân giải để phù hợp với nhu cầu nghiên
cứu tại các con sông nhỏ, các hồ chứa trung bình và nhỏ. Kỹ thuật viễn thám hứa

hẹn sẽ là cách tiếp cận của tương lai, đi cùng với sự phát triển của con người.
1.2.2. Ứng dụng GIS trong đánh giá chất lượng nước
Ở bất kỳ một ngành khoa học kỹ thuật hay kinh tế - xã hội, chúng ta đều có thể
bắt gặp thuật ngữ “hệ thống thông tin” và các phương pháp xử lý thông tin khác
nhau tuỳ theo từng lĩnh vực như hệ thống thông tin ngân hàng, hệ thống thông tin
hồ sơ bệnh nhân, hệ thống thông tin dân số … Cùng với sự phát triển của công nghệ
thông tin, thông tin hiện nay đã ngày càng đáp ứng và giải quyết được những bài
toán lớn mà thực tế đặt ra. Trong lĩnh vực hoạt động xă hội, thông tin là huyết mạch
chính của các công cụ quản lý. Đó là quản lý xã hội nói chung và quản lý đất đai nói
riêng, cho dù sử dụng công cụ nào thô sơ hay hiện đại đều gói gọn trong hai quá
trình là thu thập và xử lý thông tin. Thông tin đất là tất cả các thông tin liên quan
đến đất đai, thông tin đất đai thường được thể hiện bằng Hệ thống thông tin Địa lý.
GIS là một phần của công nghệ thông tin được hình thành vào những năm
1960 và phát triển mạnh trong 15 năm trở lại đây. Đây là ngành khoa học tự nhiên
có tính chất liên ngành, liên quan đến các chuyên ngành địa lý, công nghệ thông tin,
toán ứng dụng, tài nguyên thiên nhiên, môi trường, khoa học đất, quản lý đất đai,
lâm nghiệp… Tại Việt Nam, từ những năm thập niên 90 đã bắt đầu quan tâm tới
GIS và việc ứng dụng GIS được đưa rộng rãi vào hoạt động các lĩnh vực để nâng
cao hiệu quả công tác quản lý Nhà nước. Trong lĩnh vực quản lý đất đai, GIS nhận
được sự quan tâm rất lớn của nhiều địa phương trong cả nước, một số địa phương

16


đã triển khai ứng dụng có hiệu quả để thực hiện tốt hơn nữa chức năng quản lý Nhà
nước của mình.
Các ứng dụng GIS được liên tục phát triển trong lĩnh vực quản lý và bảo vệ
môi trường. Từ chương trình kiểm kê nguồn tài nguyên thiên nhiên của Canada
trong những năm 1960, đến các chương trình GIS cấp bang của Mỹ bắt đầu vào
cuối những năm 1970, đến mô hình hoá quản lý các sự cố môi trường hiện đang

được phát triển, công nghệ GIS đã cung cấp các phương tiện để quản lý và phân tích
các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường ngày càng hữu hiệu hơn.
Xu hướng hiện nay trong quản lý môi trường là sử dụng tối đa khả năng cho
phép của GIS. Sự phát triển của phần cứng làm cho máy tính có nhiều khả năng
hơn, mạnh hơn và các ứng dụng GIS cũng trở nên thân thiện hơn với người sử dụng
bởi các khả năng hiển thị dữ liệu ba chiều, các công cụ phân tích không gian và giao
diện tuỳ biến.
Nhờ khả năng xử lý các tập hợp dữ liệu lớn từ các cơ sở dữ liệu phức tạp, nên
GIS thích hợp với các nhiệm vụ quản lý môi trường. Các mô hình phức tạp cũng có
thể dễ dàng cập nhật thông tin nhờ sử dụng GIS. Qua đó, GIS được sử dụng để cung
cấp thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn cho các nhà hoạch định chính sách. Các cơ
quan chính phủ dùng GIS trong quản lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên, trong các
hoạt động quy hoạch, mô hình hoá và quan trắc.
GIS cũng được sử dụng để đánh giá các sự cố môi trường. Các cơ quan chính
phủ và địa phương phải đối phó nhanh chóng với thiên tai, các rủi ro trong công
nghiệp và các sự cố môi trường. Thông tin địa lý là những thông tin quan trọng để
đưa ra những quyết định một cách nhanh chóng. Các phân tích GIS phụ thuộc vào
chất lượng, giá trị và tính tương thích của các dữ liệu địa lý dạng số.
Việc chia xẻ dữ liệu sẽ kích thích sự phát triển các nhu cầu về sản phẩm và
dịch vụ GIS. Các nguồn dữ liệu tăng thêm nhờ sự kết hợp của GIS với GPS (hệ
thống định vị toàn cầu) và công nghệ viễn thám, đã cung cấp các công cụ thu thập
dữ liệu hiệu quả hơn.

17