Trích xuất dữ liệu đất xây dựng trên địa bàn quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh dựa trên ảnh vệ tinh

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.79 MB, 35 trang )

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH </b>

<b>TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP</b>

<b>TRÍCH XUẤT DỮ LIỆU ĐẤT XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN </b>

<b>QUẬN THỦ ĐỨC, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH </b>

<b>DỰA TRÊN ẢNH VỆ TINH</b>

<b>Họ và tên sinh viên: TRẦN TRỌNG NGHĨA </b>
<b>Ngành: Hệ thống Thông tin Địa lý </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

<b>TRÍCH XUẤT DỮ LIỆU ĐẤT XÂY DỰNG TRÊN ĐỊA BÀN QUẬN </b>

<b>THỦ ĐỨC, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH DỰA TRÊN ẢNH VỆ TINH </b>

Tác giả

TRẦN TRỌNG NGHĨA

Tiểu luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kĩ sư ngành Hệ thống Thông tin Địa lý

Giáo viên hướng dẫn:

PGS. TS. NGUYỄN KIM LỢI
KS. NGUYỄN DUY LIÊM

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

<b>LỜI CẢM ƠN </b>

Trước tiên, tôi chân thành cảm ơn ban giám hiệu trường đại học Nông Lâm thành
phố Hồ Chí Minh, các quý thầy cô, đặc biệt là thầy PGS.TS. Nguyễn Kim Lợi, ThS.
Nguyễn Thị Huyền, KS. Nguyễn Duy Liêm, Bộ mơn GIS và Tài ngun đã tận tình chỉ
dạy, truyền đạt kiến thức quý báu cho tôi trong suốt bốn năm học.

Em xin chân thành cảm ơn thầy KS. Nguyễn Duy Liêm, giảng viên Bộ môn GIS và
Tài nguyên, người đã hướng dẫn, góp ý để em có thể hồn thành bài tiểu luận này. Tơi xin
cảm ơn sự giúp đỡ của tập thể lớp DH13GI trong những ngày tháng ngồi dưới giảng
đường đại học.

Cuối cùng, để có được thành quả như ngày hơm nay con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc
đến cha mẹ đã nuôi dạy con thành người, tạo điều kiện cho con được học tập và động viên
con để con hồn thành tiểu luận này.

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

<b>TĨM TẮT </b>

Đề tài nghiên cứu “Trích xuất dữ liệu đất xây dựng trên địa bàn quận Thủ Đức,
thành phố Hồ Chí Minh dựa trên ảnh vệ tinh” đã được thực hiện trong khoảng thời gian từ
tháng 3/2017 đến tháng 7/2017. Mục tiêu của đề tài bao gồm: ứng dụng ảnh viễn thám
(Sentinel 2A và Landsat 5) thành lập bản đồ phân loại các loại thực phủ năm 1997, 2016
và đánh giá sự biến động đất xây dựng của quận Thủ Đức giai đoạn 1997 – 2016.

Phương pháp tiếp cận của đề tài là sử dụng công nghệ viễn thám thực hiện các nội

dung sau: thu thập dữ liệu ảnh vệ tinh, cắt ảnh, gộp kênh ảnh, xây dựng hệ thống phân
loại, xây dựng khóa giải đốn, chọn mẫu huấn luyện, thực hiện phân loại và đánh giá độ
chính xác sau phân loại. Từ đó, tiến hành thành lập bản đồ phân loại thực phủ năm 1997,
2016 và bản đồ biến động đất xây dựng giai đoạn 1997 – 2016.

Kết quả đạt được của đề tài bao gồm:

 Phân loại ảnh vệ tinh Landsat 5 năm 1997 được bốn loại thực phủ gồm đất xây
dựng, thực vật, mặt nước, đất trống. Trong đó, lớp đất xây dựng chiếm diện tích lớn
nhất là 44%, tiếp đó là thực vật với 34%, mặt nước là 7%, thấp nhất là đất trống với
6% diện tích tự nhiên và có độ chính xác tồn cục là 97,73%, chỉ số Kappa là 0,96.
 Phân loại ảnh Sentinel 2A năm 2016 được bốn loại thực phủ đất xây dựng,
thực vật, mặt nước, đất trống. Trong đó, lớp đất xây dựng chiếm diện tích lớn nhất
80%, tiếp đó là thực vật với 4,3%, thấp nhất là đất trống với 2% diện tích tự nhiên
và có độ chính xác toàn cục là 95,22%, chỉ số Kappa là 0,93.

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<b>MỤC LỤC </b>

LỜI CẢM ƠN ... i

TÓM TẮT ... ii

MỤC LỤC ... iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ... v

DANH MỤC HÌNH ẢNH ... vi

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU ... 1

1.1. Tính cấp thiết của đề tài ... 1

1.2. Mục tiêu nghiên cứu ... 2

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ... 2

1.3.1. Đối tượng nghiên cứu... 2

1.3.2. Phạm vi nghiên cứu ... 2

2.1. Tổng quan đối tượng nghiên cứu... 3

2.1.1. Điều kiện tự nhiên ... 3

2.1.2. Điều kiện kinh tế-xã hội ... 4

2.2. Tổng quan phương pháp nghiên cứu ... 5

2.2.1. Tổng quan về ảnh Landsat ... 5

2.2.2. Tổng quan về ảnh Sentinel ... 6

2.2.3. Đặc điểm phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên ... 7

2.3. Tình hình nghiên cứu liên quan đến vấn đề nghiên cứu ... 10

CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 12

3.1. Dữ liệu thu thập ... 12

3.1.1. Dữ liệu thứ cấp ... 12

3.1.2. Dữ liệu sơ cấp... 13

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

3.3.1. Cắt ảnh ... 14

3.3.2. Gộp kênh ... 15

3.4. Xây dựng hệ thống phân loại ... 16

3.5. Xây dựng khóa giải đốn ... 17

3.6. Chọn mẫu huấn luyện ... 18

3.7. Thực hiện phân loại ... 19

3.8. Đánh giá độ chính xác sau phân loại ... 19

CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ, THẢO LUẬN ... 20

4.1. Bản đồ phân loại thực phủ ... 20

4.1.1. Bản đồ phân loại thực phủ năm 1997... 20

4.1.2. Bản đồ phân loại thực phủ năm 2016... 21

4.2. Đánh giá biến động đất xây dựng giai đoạn 1997 - 2016 ... 22

4.2.1. Bản đồ biến động ... 22

4.2.2. Ma trận biến động ... 23

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ... 25

5.1. Kết luận... 25

5.2. Kiến nghị ... 25

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

<b>DANH MỤC BẢNG BIỂU </b>

Bảng 2.1: Mật độ dân số quận Thủ Đức năm 2015……… 4

Bảng 2.2: Các kênh phổ của ảnh Landsat 5……… 5

Bảng 2.3: Các kênh phổ của ảnh Sentinel 2A……….… 6

Bảng 3.1: Dữ liệu thu thập……… 12

Bảng 3.2: Thống kê từng loại thực phủ……… .14

Bảng 3.3: Một số điểm mẫu đặc trưng………15

Bảng 3.4: Hệ thống phân loại khu vực nghiên cứu……… 17

Bảng 3.5: Khóa giải đoán cho khu vực nghiên cứu……… 18

Bảng 4.1: Ma trận sai số phân loại ảnh năm 1997 ……….………22

Bảng 4.2: Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2016……….……… 22

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

<b>DANH MỤC HÌNH ẢNH</b>

Hình 2.1: Đặc trưng phản xạ phổ của bê tơng xây dựng……….………8

Hình 2.2: Đặc trưng phản xạ phổ của nhựa đường……….……….9

Hình 2.3: Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên……….……..10

Hình 3.1: Dữ liệu ranh giới hành chính quận Thủ Đức……….12

Hình 3.2: Điểm khảo sát thực địa... ………..13

Hình 3.3: Phương pháp nghiên cứu.………..15

Hình 3.4: Ảnh Sentinel trước và sau khi cắt……….16

Hình 3.5: Ảnh Landsat 5 trước và sau khi cắt………...16

Hình 3.6: Ảnh Landsat 5 đã gộp kênh………17

Hình 3.7: Ảnh Sentinel 2A đã gộp kênh………....17

Hình 3.8: Ảnh Landsat 5 đã chọn mẫu huấn luyện………19

Hình 3.9: Ảnh Sentinel 2A đã chọn mẫu huấn luyện………20

Hình 4.1: Bản đồ thực phủ năm 1997………...………21

Hình 4.2: Bản đồ thực phủ năm 2016………....22

</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

<b>CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU </b>

<b>1.1. Tính cấp thiết của đề tài </b>

Thủ Đức là một quận ngoại ơ của thành phố Hồ Chí Minh, có tọa độ địa lý là 10°49ʹ
- 10°54ʹ vĩ độ Bắc và 106°47,86′ - 106°47,98ʹ kinh độ Đơng, phía Bắc giáp với thị xã
Thuận An và thị xã Dĩ An - tỉnh Bình Dương, phía Đơng giáp quận 9, phía Tây giáp với
sơng Sài Gịn, phía Nam giáp quận Bình Thạnh, có diện tích khoảng 4.780,22 ha. Đây là
một trong những quận tập trung nhiều trung tâm thương mại, nhà máy xí nghiệp, khu chế
xuất (Linh Trung 1, Linh Trung 2, Bình Chiểu) với q trình đơ thị hóa diễn ra nhanh, thể
hiện qua sự gia tăng về dân số: năm 1997 là 163.394 người, đến năm 2015 là 528.413
người (Chi cục thống kê quận Thủ Đức, 2017), diện tích đất nơng nghiệp giảm từ 788,69
ha (2015) xuống cịn 619,56 ha (2016) (Phịng Tài ngun và Mơi trường quận Thủ Đức,
2016), tăng diện tích đất đơ thị và có sự chuyển dịch sang phát triển công nghiệp, thương
mại và dịch vụ (Chi cục thống kê quận Thủ Đức, 2017). Địa bàn quận tập trung nhiều khu
dân cư, các cơ sở kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh và quốc phịng như Cơng ty xi măng
Hà Tiên, Công ty Cơ điện, Nhà máy điện, đây là ba trong số hơn 100 nhà máy, xí nghiệp
của quận (Chi cục thống kê quận Thủ Đức, 2017). Một trong những yêu cầu của quản lý
đô thị hiện nay đó là cần có những nghiên cứu liên quan đến giám sát diện tích đất xây
dựng, từ đó đưa ra giải pháp phân bổ và quản lý đất xây dựng hợp lý.

</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

Từ đó, đề tài “Trích xuất dữ liệu đất xây dựng địa bàn quận Thủ Đức dựa trên ảnh
vệ tinh” đã được thực hiện.

<b>1.2. Mục tiêu nghiên cứu </b>

Mục tiêu chung của đề tài là ứng dụng ảnh viễn thám (Sentinel 2A và Landsat 5)
đánh giá sự biến động đất xây dựng của quận Thủ Đức giai đoạn 1997 – 2016.

Chi tiết các mục tiêu cụ thể của đề tài như sau:

- Xây dựng bản đồ thực phủ quận Thủ Đức năm 1997, 2016.
- Đánh giá biến động đất xây dựng trong giai đoạn 1997 – 2016.
<b>1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu </b>

<b>1.3.1. Đối tượng nghiên cứu </b>

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là đất xây dựng.

<b>1.3.2. Phạm vi nghiên cứu </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

<b>CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU </b>

<b>2.1. Tổng quan đối tượng nghiên cứu </b>

<b>2.1.1. Điều kiện tự nhiên </b>

a. Vị trí địa lý

Thủ Đức là một quận ngoại ơ của thành phố Hồ Chí minh, có tọa độ địa lý là 10°49ʹ
- 10°54ʹ vĩ độ Bắc và kinh độ Đơng là 106°47,86′ - 106°47,98ʹ, phía Bắc giáp với thị xã
Thuận An và thị xã Dĩ An - tỉnh Bình Dương, phía Đơng giáp quận 9, phía Tây giáp với
sơng Sài Gịn, phía Nam giáp quận Bình Thạnh.

Quận Thủ Đức có diện tích khoảng 4.780,22 ha, dân số khoảng 528.416 người năm
2015 và gồm 12 phường: Bình Chiểu, Bình Thọ, Hiệp Bình Chánh, Hiệp Bình
Phước, Linh Chiểu, Linh Ðông, Linh Tây, Linh Trung, Linh Xn, Tam Bình, Tam Phú,
Trường Thọ (Phịng Tài ngun và Mơi trường quận Thủ Đức, 2016).

b. Địa hình

Thủ Đức nằm trong đới địa hình chuyển tiếp giữa vùng đồi núi nâng cao phía Bắc –
Đơng Bắc thành phố và vùng đồng bằng rộng lớn Tây Nam Bộ, địa hình khơng q phức
tạp nhưng cũng khá đa dạng. Đia hình có dạng bậc thềm thấp dần từ Bắc xuống Nam và
từ Đơng sang Tây, có độ cao trung bình từ 10 - 20 m (Huỳnh Ngọc Sang, 2015).

c. Khí hậu

Khí hậu của vùng Thủ Đức mang đặc điểm của vùng Nam Bộ, thuộc khí hậu nhiệt
đới ẩm, gió mùa mang tính chất nóng ẩm, mưa nhiều. Khí hậu vùng có hai mùa rõ rệt:
mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 11 và mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau.
(Huỳnh Ngọc Sang, 2015).

Nhiệt độ thường dao động nằm trong khoảng từ 25 - 28°C, biên độ dao động khoảng
3 - 4°C. Biên độ dao động giữa ngày và đêm khá cao từ 7 - 8°C, tháng 11, tháng 12 là
những tháng có nhiệt độ thấp nhất 20 - 40°C, còn tháng 2 đến tháng 5 là những tháng có
nhiệt độ cao nhất từ 29 - 31°C. Trong những năm gần đây nhiệt độ lên đến 38 - 39°C hoặc
có lúc hạ xuống thấp (Huỳnh Ngọc Sang, 2015).

</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

Quận Thủ Đức có hệ thống sơng rạch khá chằng chịt, gồm các hệ thống chính sau
(Phịng Tài ngun và Mơi trường quận Thủ Đức, 2016):

 Sơng Sài Gịn: có chiều dài 14.800 m, rộng 250 m.
 Rạch Gị Dưa: có chiều dài 1.930 m, rộng 70 m.

 Suối Xuân Trường: có chiều dài 2.184 m, rộng 6 – 10 m.
 Suối Nhum: có chiều dài 12.581 m, rộng 7 – 64 m.

a. Điều kiện kinh tế

Quận Thủ Đức được thành lập năm 1997 trên cơ sở huyện Thủ Đức cũ, nằm trong
hành lang cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh – Bình Dương – Đồng Nai. Quận có tốc
độ tăng trưởng kinh tế cao, ngành công nghiệp chiếm tỷ trọng chủ yếu trong nền kinh tế
của Quận.

Về công nghiệp - xây dựng, tình hình sản xuất cơng nghiệp và xây dựng thực hiện
11 tháng của năm 2016 đạt 7.571 tỷ đồng.

Về thương mại – dịch vụ, giá trị sản xuất ngành thương mại – dịch vụ - vận tải thực
hiện 11 tháng của năm 2016 đạt 4.769,2 tỷ đồng.

Về nông nghiệp, giá trị tổng sản lượng ước tính 15 tỷ đồng.

Về sử dụng đất, đất phi nơng nghiệp có diện tích là 4.160,66 ha (2016). Trong đó,
đất khu cơng nghiệp chiếm 28,01 ha, đất khu chế xuất chiếm 121,21 ha, đất thương mại
và dịch vụ chiếm 37,59 ha, đất ở đô thị chiếm 1.884,65 ha. Diện tích đất sản xuất nơng
nghiệp là 788,22 ha. Trong đó, diện tích cây rau là 87,38 ha, diện tích cây hoa kiểng là 90
ha, các cây trồng khác: lúa 0,7 ha, cây hoa màu 0,9 ha (Phịng Tài ngun và Mơi trường
quận Thủ Đức, 2016).

b. Điều kiện xã hội

</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

Tên phường Diện tích (km²) Dân số (người) Mật độ (người/km²)
Hiệp Bình Chánh

Linh Đơng
Hiệp Bình Phước
Tam Phú
Linh Xn
Linh Chiểu
Trường Thọ
Bình Chiểu
Linh Tây
Bình Thọ
Tam Bình
Linh Trung
6,26
2,59
7,66
2,98
3,82
1,13
4,09
5,49
1,41
1,08
3,41
6,81

77.011
35.462
450.134
25.083
62.343
32.882
37.557
75.083
22.818
18.938
29.090
67.015
12.302,07
13.691,89
58.764,23
8.417,11
16.320,16
29.099,12
9.182,64
13.676,32
16.182,98
17.535,19
8.530,79
9.840,68

<i>(Phịng Tài ngun và Mơi trường quận Thủ Đức, 2016) </i>

<b>2.2. Tổng quan phương pháp nghiên cứu </b>

<b>2.2.1. Tổng quan về ảnh Landsat </b>

Vệ tinh Landsat là vệ tinh viễn thám tài nguyên đầu tiên được phóng lên quỹ đạo
năm 1972. Cho đến nay đã có tám thế hệ vệ tinh Landsat đã được phóng lên quỹ đạo và
dữ liệu đã được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Landsat được NASA thiết kế đầu tiên
như là một thực nghiệm kiểm tra tính khả thi việc sử dụng bộ cảm biến đa phổ trong thu
thập dữ liệu quan sát mặt đất. Sự thành công của Landsat nhờ vào việc kết hợp nhiều kênh
phổ để quan sát mặt đất, ảnh có độ phân giải khơng gian tốt và phủ một vùng khá rộng với
chu kỳ lặp ngắn (Lê Văn Trung, 2012).

</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

<i><b>Bảng 2.2. Các kênh phổ của ảnh Landsat 5 </b></i>

Kênh phổ Bước sóng (μm) Độ phân giải (m)

Kênh 1 – Xanh lơ
Kênh 2 – Lục
Kênh 3 - Đỏ

Kênh 4 – Hồng ngoại gần
Kênh 5 – Hồng ngoại trung bình
Kênh 6 – Hồng ngoại nhiệt
Kênh 7 – Hồng ngoại trung bình

0,45 – 0,52
0,52 – 0,60
0,63 – 0,69
0,76 – 0,90
1,55 – 1,75
10,40 – 12,50

2,08 – 2,35

30
30
30
30
30
120
30

<i><b>(Lê Văn Trung, 2012) </b></i>

<b>2.2.2. Tổng quan về ảnh Sentinel </b>

Sentinel là tên của một loạt các vệ tinh quan sát trái đất thuộc chương trình
Copernicus của Cơ quan Không gian Châu Âu (ESA). Các vệ tinh được đặt tên từ
Sentinel-1 tới Sentinel-6 có các thiết bị thu nhận quan sát đất liền, đại dương và khí
quyển. Tính đến ngày 13-12-2015, đã có Sentinel-1 và Sentinel-2 trên quĩ đạo, còn từ
Sentinel-3 tới Sentinel-6 đang chế tạo.

</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

<i><b>Bảng 2.3. Các kênh phổ của ảnh Sentinel-2A </b></i>

Kênh phổ Bước sóng trung tâm (μm) Độ phân giải không gian (m)

Kênh 1 – ven biển
Kênh 2 – Xanh lam
Kênh 3 – Xanh lục
Kênh 4 – Đỏ

Kênh 5 - Vegetation Red Edge

Kênh 6 – Vegetation Red
Edge

Kênh 7 – Vegetation Red
Edge

Kênh 8 – Hồng ngoại
Kênh 8A – Vegetation Red
Edge

Kênh 9 – Water Vapour
Kênh 10 – Sóng ngắn
Kênh 11- Sóng ngắn
Kênh 12 – Sóng ngắn

0,443
0,490
0,560
0,665
0,705
0,740
0,783
0,842
0,865
0,945
1,375
1,610
2,190
60
10

10
10
20
20
20
20
10
20
60
60
20

<i>(Satellite imaging corporation, 2017) </i>

<b>2.2.3. Đặc điểm phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên </b>

Đặc tính phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên phụ thuộc vào nhiều yếu tố như
điều kiện chiếu sáng, môi trường, bề mặt đối tượng cũng như là bản thân đối tượng. Sóng
điện từ chiếu tới mặt đất sẽ xảy ra các hiện tượng: phản xạ, hấp thụ, thấu quan.

a. Đặc tính phản xạ phổ của thực vật

Đặc tính phản xạ phổ của thực vật là phản xạ mạnh nhất ở vùng ánh sáng nhìn thấy,
cận hồng ngoại và hồng ngoại. Đối với ảnh Sentinel - 2A thì đường cong phản xạ phổ
phản xạ mạnh nhất ở kênh 8 - hồng ngoại, kênh 8A – vegetation red edge, kênh 9 – water
vapour. Trong vùng sóng ánh sáng nhìn thấy các sắc tố của lá cây ảnh hưởng đến đặc tính
phản xạ phổ của nó, đặc biệt là chất diệp lục trong lá cây, ngồi ra cịn một số chất sắc tố
khác cũng đóng vai trị quan trọng trong việc phản xạ phổ của thực vật.

b. Đăc tính phản xạ phổ của thổ nhưỡng

</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

loại đất cát có thành phần cấu tạo, các chất hữu cơ và vô cơ khác nhau, khả năng phản xạ
phổ sẽ khác nhau. Tùy thuộc vào thành phần hợp chất mà biên độ của đồ thị phản xạ phổ
sẽ khác nhau. Các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến phản xạ phổ của đất là cấu trúc bề mặt
của đất, độ ẩm của đất, hợp chất hữu cơ, vô cơ.

c. Đặc điểm phản xạ phổ của bê tơng xây dựng

Dựa vào Hình 2.1 ta thấy đặc điểm phản xạ phổ của bê tông xây dựng phản xạ mạnh
nhất ở bước sóng hồng ngoại gần trung bình, đối với ảnh Sentinel - 2A thì đường cong
phản xạ phổ phản xạ mạnh nhất ở kênh 12 bước sóng ngắn.

<i><b>Hình 2.1. Đặc tính phản xạ phổ của bê tơng xây dựng (Baldridge và cộng sự, 2009) </b></i>

d. Đặc tính phản xạ phổ của nhựa đường

</div>
<span class='text_page_counter'>(17)</span><div class='page_container' data-page=17>

<i><b>Hình 2.2. Đặc tính phản xạ phổ của nhựa đường (Baldridge và cộng sự, 2009) </b></i>

e. Đặc tính phản xạ phổ của nước

Nước phản xạ mạnh nhất ở bước sóng ngắn và bị hấp thụ hoàn toàn ở cận hồng
ngoại, đối với ảnh Sentinel - 2A thì đường cong phản xạ phổ phản xạ mạnh nhất ở kênh 2
– xanh và kênh 3 – xanh lục. Khả năng phản xạ phổ của nước thay đổi theo bước sóng của
bức xạ chiếu tới và thành phần vật chất có trong nước. Khả năng phản xạ phổ ở đây còn
phụ thuộc vào bề mặt nước và trạng thái của nước. Trên kênh hồng ngoại và cận hồng
ngoại đường bờ nước được phát hiện rất dễ dàng, cịn một số đặc tính của nước cần phải
sử dụng dải sóng nhìn thấy để nhận biết.

</div>
<span class='text_page_counter'>(18)</span><div class='page_container' data-page=18>

<i><b>Hình 2.3. Đặc điểm phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên </b></i>

Hình dạng của đường cong phổ phản xạ còn phụ thuộc rất nhiều vào tính chất của
các đối tượng. Trong thực tế, các giá trị phổ của các đối tượng khác nhau, của một nhóm
đối tượng cũng rất khác nhau, song về cơ bản chúng dao động quanh giá trị trung bình.
Nguyên tắc cơ bản để phân biệt các đối tượng lớp phủ mặt đất trên ảnh vệ tinh là dựa vào
sự khác biệt về đặc tính phản xạ của chúng trên các kênh phổ.

<b>2.3. Tình hình nghiên cứu liên quan đến vấn đề nghiên cứu </b>

Ở Việt Nam, các đề tài nghiên cứu về lớp phủ mặt đất và biến động đất đô thị cũng
đã được thực hiện và bước đầu mang lại những kết quả. Như trong đề tài “Ứng dụng viễn
thám và GIS thành lập bản đồ biến động các loại thực phủ địa bàn thành phố Huế - tỉnh
Thừa Thiên Huế” (Nguyễn Xuân Trung Hiếu, 2013), tác giả đã dùng phương pháp phân
loại gần đúng nhất với dữ liệu ảnh Landsat (2001, 2010) phân ra 6 lớp thực phủ khác nhau
với chỉ số Kappa ~ 0,81.

Trong nghiên cứu “Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ lớp phủ mặt đất
khu vực Chân Mây, huyện Phú Lộc, tình Thừa Thiên Huế” (Nguyễn Huy Anh và Đinh
Thanh Kiên, 2012), tác giả đã sử dụng phương pháp phân loại gần đúng nhất với dữ liệu
ảnh Landsat TM độ phân giải 10 m, kết hợp với lấy mẫu thực địa để phân ra 13 loại lớp
phủ với độ chính xác tương đối cao.

</div>
<span class='text_page_counter'>(19)</span><div class='page_container' data-page=19>

2010” (Vũ Hữu Long và cộng sự, 2011), tác giả đã phân loại lớp phủ dựa trên bộ dữ liệu
NDVI tổ hợp tháng theo phương pháp phân loại có kiểm định sử dụng thuật toán phân
loại gần đúng nhất. Đề tài đã phân loại được 9 loại lớp phủ với chỉ số Kappa ~ 0,9. Để
đánh giá độ chính xác, tác giả đã sử dụng kết hợp cả dữ liệu mẫu khảo sát, điều tra thực
địa với bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm gần nhất.

</div>
<span class='text_page_counter'>(20)</span><div class='page_container' data-page=20>

<b>CHƯƠNG 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU </b>

Trong phạm vi đề tài, dữ liệu ảnh được sử dụng là Sentinel 2A, và ảnh Landsat 5,
được lấy từ trang web earthexplorer.usgs.gov và lv.eosda.com, tương ứng với ảnh của
năm 1997, 2016.

Shapefile từ bản đồ hành chính thành phố Hồ Chí Minh với lớp dữ liệu ranh giới
hành chính quận Thủ Đức thể hiện ở Hình 3.1.

<i><b>Hình 3.1. Dữ liệu lớp ranh giới hành chính quận Thủ Đức </b></i>
<i><b>Bảng 3.1. Dữ liệu thu thập </b></i>

Tên ảnh Ngày chụp Độ che phủ của mây

Landsat 5 11/03/1997 15%

</div>
<span class='text_page_counter'>(21)</span><div class='page_container' data-page=21>

Việc khảo sát thực địa đã thực hiện vào ngày 12/6/2017 và 27/6/2017 được 150
điểm mẫu, được chia ra làm 4 loại thực phủ gồm đất xây dựng, mặt nước, thực vật, đất
trống.

<i><b>Bảng 3.2.Thống kê từng loại thực phủ </b></i>

Stt Loại thực phủ Số điểm mẫu

Đất xây dựng

Thực vật

Mặt nước

Đất trống

Mẫu đặc trưng trong quá trình khảo sát thực tế được thể hiện như Hình 3.2.

</div>
<span class='text_page_counter'>(22)</span><div class='page_container' data-page=22>

<i><b>Hình 3.3. Phương pháp nghiên cứu </b></i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(23)</span><div class='page_container' data-page=23>

<i><b>Hình 3.4. Ảnh Sentinel 2A trước và sau khi cắt </b></i>

<i><b>Hình 3.5. Ảnh Landsat 5 trước và sau khi cắt </b></i>

Dữ liệu thu nhận được bao gồm các kênh phổ riêng lẻ, không thể sử dụng để tổ hợp
màu, phục vụ cho việc giải đốn, do đó phải tiến hành gộp kênh ảnh.

</div>
<span class='text_page_counter'>(24)</span><div class='page_container' data-page=24>

<i><b>Hình 3.6. Ảnh Landsat 5 đã gộp kênh Hình 3.7. Ẩnh Sentinel 2A đã gộp kênh </b></i>

<b>3.4. Xây dựng hệ thống phân loại </b>

Hệ thống phân loại thực phủ là một danh sách các lớp phủ mặt đất có mặt bên trong
khu vực mà có thể nhận diện hồn tồn và đầy đủ từ ảnh vệ tinh. Việc phân loại lớp phủ
mặt đất có thành cơng hay khơng phần lớn phụ thuộc vào hệ thống phân loại. Muốn vậy,
hệ thống phân loại cần dễ hiểu và bao gồm tất cả các lớp phủ mặt đất có mặt trong khu
vực nghiên cứu.

Dựa vào đặc điểm khu vực nghiên cứu và mục tiêu đề tài, một hệ thống phân loại
lớp phủ mặt đất cho khu vực quận Thủ Đức được thành lập.

<i><b>Bảng 3.4. Hệ thống phân loại khu vực nghiên cứu </b></i>

Loại thực phủ Khái niệm

Cấp I Cấp II

Đất đô thị hoặc xây
dựng

Đất đô thị Loại hình sử dụng đất trải dài từ vùng có
mật độ cao, đặc trưng bởi các cấu trúc đa
đơn vị của vùng lõi đơ thị, cho đến nơi có
mật độ thấp, vùng ngoại vi đô thị.

Giao thông Bao gồm đường quốc lộ, tỉnh lộ, đường sắt.

</div>
<span class='text_page_counter'>(25)</span><div class='page_container' data-page=25>

Mặt nước X Là khu vực liên tục được bao phủ bởi nước,
với điều kiện, nếu tuyến tính, có chiều rộng
tối thiểu là 200 m, nếu được mở rộng có thể
bao phủ một diện tích 16 ha.

Đất trống X Là vùng đất có dưới 1/3 diện tích được bao
phủ bởi thực vật, bao gồm cả đất trồng trọt
trước hoặc sau thu hoạch, đất bỏ hoang, đất
cằn cỗi, nghĩa trang, bãi rác.

Để thực hiện tốt q trình giải đốn ảnh, phải xây dựng được khóa giải đoán cho
từng lớp thực phủ, giúp cho việc thiết lập, lựa chọn mẫu huấn luyện sau này được nhanh
chống và chính xác. Trong đề tài này, khóa giải đốn được chia làm 4 loại lớp phủ mặt đất
tại khu vực quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh dựa trên tổ hợp màu 4 – 3 - 2 được
thực hiện như Bảng 3.5.

<i><b>Bảng 3.5. Khóa giải đốn cho khu vực nghiên cứu </b></i>

Loại
thực
phủ

Ảnh Landsat 5
(4 – 3 - 2)

Đặc điểm giải
đoán ảnh Landsat

Ảnh Sentinel 2A
(4 – 3 - 2)

Đặc điểm giải đoán
ảnhSentinel 2A

Đất
xây

dựng

Màu trắng sáng,
có cấu trúc
khơng xác định.

Màu trắng đến xám, có
câu trúc không xác
định.

Thực
vật

Màu đỏ tươi xen
lẩn màu đỏ đậm.

</div>
<span class='text_page_counter'>(26)</span><div class='page_container' data-page=26>

18
Mặt

nước

Màu xanh nước
biển liền nhau.

Màu xanh nước biển
đậm, màu xanh đen liền
nhau.

Đất
trống

Màu trắng sáng
tập trung .

Màu trắng sáng.

<b>3.6. Chọn mẫu huấn luyện </b>

Chọn vùng mẫu trên ảnh bao gồm dữ liệu tương ứng với vùng mẫu được khảo sát
thực địa hoặc từ những dữ liệu cần thiết được lựa chọn dựa trên kết quả xây dựng hệ
thống phân loại (Lê Văn Trung, 2012).

Quá trình chọn mẫu của ảnh Landsat 5 và Sentinel 2A thể hiện ở Hình 3.8 và 3.9.

</div>
<span class='text_page_counter'>(27)</span><div class='page_container' data-page=27>

<i><b>Hình 3.9. Ảnh Sentinel 2A đã chọn mẫu huấn luyện </b></i>

Phân loại gần đúng nhất được áp dụng khá phổ biến và được xem là một thuật toán
chuẩn để so sánh với các thuật toán khác được sử dụng trong xử lý ảnh viễn thám, phương
pháp này được dùng nhiều trong nghiên cứu thảm phủ. Phân loại gần đúng nhất được xây
dựng trên cơ sở giả định hàm mật độ xác suất theo luật phân bố chuẩn. Mỗi pixel được
tính xác suất thuộc vào loại đó là lớn nhất (Lê Văn Trung, 2012).

<b>3.8. Đánh giá độ chính xác sau phân loại </b>

Xác định độ chính xác phân loại thường dùng để đánh giá chất lượng của ảnh vệ
tinh được giải đoán, hoặc so sánh độ tin cậy của kết quả đạt được khi áp dụng các phương
pháp khác nhau trong phân loại ảnh viễn thám.

</div>
<span class='text_page_counter'>(28)</span><div class='page_container' data-page=28>

<b>CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ, THẢO LUẬN </b>

Kết quả phân loại thực phủ năm 1997 được thể hiện như Hình 4.1.

Qua kết quả phân loại ảnh năm 1997, lớp đất xây dựng chiếm diện tích lớn nhất là
2071 ha chiếm 44% diện tích, tiếp đó là thực vật với 1.635 ha chiếm 34%, mặt nước là
328 ha, thấp nhất là đất trống với 296 ha chiếm 6%. Đất xây dựng chủ yếu tập trung nhiều
ở các phường sau: Linh Trung, Linh Xuân, Linh Chiểu, Bình Thọ và Linh Tây.

</div>
<span class='text_page_counter'>(29)</span><div class='page_container' data-page=29>

<i><b>Bảng 4.1. Ma trận sai số phân loại ảnh năm 1997 (pixel) </b></i>

Loại thực
phủ

Đất xây
dựng

Thực vật Mặt nước Đất trống Sai số
thêm vào
Đất xây

dựng

2.161 0 7 1 4,6

Thực vật 27 1.370 0 0 0,22
Mặt nước 0 3 968 0 0,72
Đất trống 76 0 0 399 0,25
Sai số bỏ

sót

0,37 0,65 0,3 16 K= 0,96

Kết quả phân loại thực phủ năm 2016 được thể hiện như Hình 4.2.

</div>
<span class='text_page_counter'>(30)</span><div class='page_container' data-page=30>

Kết quả đánh giá độ chính xác các lớp phủ mặt đất được thể hiện cụ thể trong Bảng
4.2. Theo đó, độ chính xác toàn cục là 95,22% và chỉ số Kappa là 0,93, sai số bỏ sót và
sai số thêm vào của các loại thực phủ không đáng kể.

<i><b>Bảng 4.2. Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2016 (pixel) </b></i>

Loại thực
phủ

Đất xây

dựng

Thưc vật Mặt nước Đất trống Sai số
thêm vào
Đất xây

dựng

1.921 25 1 54 7,06

Thực vật 9 1.156 0 0 3,02
Mặt nước 0 11 963 0 0,1
Đất trống 137 0 0 689 7,27
Sai số bỏ

sót

4,00 0.77 <i>1,13 </i> 16,59 K= 0,93

</div>
<span class='text_page_counter'>(31)</span><div class='page_container' data-page=31>

Từ kết quả chồng lớp bản đồ phân loại thực phủ năm 1997, 2016, phân tích xu thế
biến động đất xây dựng khu vực quận Thủ Đức thể hiện qua Bảng 4.3.

1997
2016

Đất xây
dựng

Đất trống Mặt nước Thực vật Tổng

Đất xây
dựng

2.095,51 300,23 90,2 1.291,2 3.777,14

Đất trống 153,53 52,37 6,45 77,85 290,2

Mặt nước 6,24 0,41 169,24 15,6 191,49

Thực vật 41,66 9.94 62,25 429,05 542,9

Tổng 2.296,94 362,95 328,14 1.813,7 4.701,73

</div>
<span class='text_page_counter'>(32)</span><div class='page_container' data-page=32>

</div>
<span class='text_page_counter'>(33)</span><div class='page_container' data-page=33>

<b>CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ </b>

Đề tài đã đạt được những kết quả sau:

Phân loại ảnh vệ tinh Landsat 5 năm 1997 được bốn loại thực phủ gồm đất xây
dựng, thực vật, mặt nước, đất trống. Trong đó lớp đất xây dựng chiếm diện tích lớn nhất
là 44%, tiếp đó là thực vật với 34%, mặt nước là 7%, thấp nhất là đất trống với 6% diện
tích tự nhiên và có độ chính xác toàn cục là 97,73%, chỉ số Kappa là 0,96.

Phân loại ảnh vệ tinh Sentinel 2A năm 2016 được bốn loại thực phủ đất xây dựng,
thực phủ, mặt nước, đất trống, trong đó lớp đất xây dựng chiếm diện tích lớn nhất 80%,
tiếp đó là thực vật với 4,3%, thấp nhất là đất trống với 2% diện tích tự nhiên và có độ
chính xác tồn cục là 95,22%, chỉ số Kappa là 0,93.

Bản đồ biến động đất xây dựng địa bàn quận Thủ Đức giai đoạn 1997 – 2016 với tỷ
lệ 1:35.000 được phân thành 7 trạng thái gồm có đất xây dựng được giữ lại, đất xây dựng
chuyển sang thực vật, mặt nước và đất trống, thực vật chuyển sang đất xây dựng, mặt
nước chuyển sang đất xây dựng và đất trống chuyển sang đất xây dựng. Tổng diện tích
đất xây dựng được giữ lại là 1.681 ha, tổng diện tích đất xây dựng nhận lại là 200 ha.
<b>5.2. Kiến nghị </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(34)</span><div class='page_container' data-page=34>

<b>TÀI LIỆU THAM KHẢO </b>

<b>Tiếng Việt </b>

Nguyễn Huy Anh, Đinh Thanh Kiên, 2012, Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản đồ
lớp phủ mặt đất khu vực Chân Mây, huyện Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế, địa chỉ <
[truy cập ngày 16/3/2017].
Chi cục thống kê quận Thủ Đức, 2017. Niên giám thống kê quận Thủ Đức năm 2016.
Trần Thu Hà, Phùng Minh Tám, Phạm Thanh Quế, Lê Thị Giang, 2016. Ứng dụng GIS

và viễn thám trong giám sát biến động diện tích rừng huyện Cao Phong – tỉnh Hịa
Bình giai đoạn 2005 – 2015. Tập chí khoa học và công nghệ lâm nghiệp số 4 –
2016. Địa chỉ < [truy cập
ngày 15/3/2017]

Nguyễn Xuân Trung Hiếu, 2013. Ứng dụng viễn thám và GIS đánh gía biến động các loại
thực phủ địa bàn thành phố Huế - tỉnh Thừa Thiên Huế. Khóa luận tốt nghiệp,trường
đại học Nơng Lâm thành phố Hồ Chí Minh.

Vũ Hữu Long, Phạm Khánh Chi, Trần Hùng, 2011. Sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh MODIS
nghiên cứu mùa vụ cây trồng, lập bản đồ hiện trạng và biến động lớp phủ vùng đồng
bằng sông Hồng giai đoạn 2008 – 2010. Hội thảo ứng dụng GIS toàn quốc, 2011.
Huỳnh Tấn Phát, 2016. Ứng dụng ảnh vệ tinh Landsat để khảo sát nhiệt độ bề mặt quận

Thủ Đức thành phố Hồ Chí Minh. Tiểu luận tốt nghiệp, trường đại học Nơng Lâm
thành phố Hồ Chí Minh.

Phịng Tài ngun và Mơi trường quận Thủ Đức, 2016. Kế hoạch sử dụng đất 2017 quận
Thủ Đức – thành phố Hồ Chí Minh.

Huỳnh Ngọc Sang, 2015. Phân tích đặc điểm lún ướt của đất trầm tích tuổi Pleistoce hệ
tầng Thủ Đức - Khu vực Linh Trung Thủ Đức - thành phố Hồ Chí Minh, Tạp chí
Phát triển Khoa học và Cơng ngệ.

</div>
<span class='text_page_counter'>(35)</span><div class='page_container' data-page=35>

Lê Văn Trung, 2012. Viễn thám, NXB đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh.Nguyễn Khắc
Thời, Phạm Vọng Thành, Trần Quốc Vinh, Nguyễn Thị Thu Hiền, 2011. Giáo trình
viễn thám, trường đại học Nơng Nghiệp Hà Nội, địa chỉ <

cập ngày 19/3/2017]

<b>Tiếng Anh </b>

Baldridge, A. M., S.J. Hook, C.I. Grove and G. Rivera, 2009.. The ASTER Spectral
Library Version 2.0. Remote Sensing of Environment, vol 113, pp. 711-715, địa chỉ
< >[truy cập ngày 12/4/2017]

ESA, 2017. Overview , địa chỉ <
[truy cập ngày 17/3/2017].

Satellite imaging corporation, 2017. Sentinel - 2A Satellite Senso, địa chỉ<

>[truy cập ngày 22/3/2017].

</div>