Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (gis) trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------

BUN SOVANNROTHANA

TÍCH HP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG
THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) TRONG THÀNH LẬP
BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT
Chuyên ngành: Xử lý số liệu định vị và bản đồ bằng kỹ thuật tin học
Mã ngành: 2.16.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2008


Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------

BUN SOVANNROTHANA

TÍCH HP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG
THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) TRONG THÀNH LẬP
BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT
Chuyên ngành: Xử lý số liệu định vị và bản đồ bằng kỹ thuật tin học
Mã ngành: 2.16.00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2008


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Lê Văn Trung

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Hồ Đình Duẩn

Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS. TS. Hà Quang Hải

Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 28 tháng 08 năm 2008.


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

Tp. HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2008.
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên:
BUN SOVANNROTHANA
Ngày, tháng, năm sinh: 07/ 07/ 1979

Phái: Nam

Nơi sinh: Cambodia

Chun ngành: Xử lý số liệu định vị và bản đồ bằng kỹ thuật tin học.
MSHV: 02204903
I- TÊN ĐỀ TÀI:
TÍCH HP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS)
TRONG THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT.
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Mô hình tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý.
- Xây dựng quy trình tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý để
thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất.
- Sử dụng ảnh vệ tinh ASTER trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng
đất phục vụ công tác xây dựng các lớp bản đồ chuyên đề.
- So sánh và đánh giá kết quả biến động giữa các giai đoạn.
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ngày 28 tháng 09 năm 2007.
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ngày 30 tháng 06 năm 2008.
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS. TS. Lê Văn Trung
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MƠN
QL CHUN NGÀNH

PGS. TS. Lê Văn Trung

TS. Nguyễn Ngọc Lâu

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội đồng chun ngành thơng qua.
TRƯỞNG PHỊNG ĐT-SĐH

Ngày 30 tháng 06 năm 2008

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


i

LỜI CÁM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn các anh chị Trung tâm Viễn thám và Hệ
Thông tin Địa lý, Viện Địa lý Tài nguyên Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều
kiện thuận lợi giúp đỡ nhiệt tình tôi được hoàn thành được luận văn cao học này.
Với tất cả lòng thành kính, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn các quý thầy, cô Bộ môn
Địa Tin học, Khoa Kỹ thuật Xây dựng đã tận tình truyền đạt những kiến thức
chuyên môn trong suốt quá trình học tập.
Tôi đặc biệt xin cảm ơn PGS. TS. Lê Văn Trung, NCS Nguyễn Thanh
Minh, Ths. Lê Chí Lâm về những hướng dẫn, động viên chân thành, cũng như
những góp ý trong quá trình hoàn thiện nội dung luận văn.
Cuối cùng, tôi xin được bày tỏ đến bố mẹ, các anh chị em tôi sự kính
trọng và lòng biết ơn sâu sắc nhất đã ủng hộ cổ vũ cho tôi học và nghiên cứu
được thành công tại Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh.

Học viên Cao học
BUN Sovannrothana


ii

TÓM TẮT

Trong những năm gần đây, kỹ thuật viễn thám được sử dụng rộng rãi
trong nhiều lónh vực và được xem là một phương pháp hữu hiệu trong việc xây

dựng và cập nhật dữ liệu GIS ở những nước trên thế giới và Việt Nam. Tuy
nhiên, việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tích hợp viễn thám và GIS cần
thiết những dữ liệu mới chính xác; đồng thời khoa học và kỹ thuật công nghệ
thông tin ngày càng phát triển mạnh đòi hỏi người nghiên cứu và người sử dụng
không những biết cập nhật kịp thời những dữ liệu ảnh viễn thám và dữ liệu GIS
mà còn cần phải biết tích hợp chúng một cách hợp lý nhằm khai thác hữu hiệu
các nguồn tư liệu hiện có.
Là học viên Kampuchia, sau khi hoàn thành đề tài này, tác giả sẽ có lợi
thế khi về nước sẽ tiếp tục đề tài nghiên cứu về GIS và Viễn thám để góp phần
xây dựng và cập nhật dữ liệu cho đất nước.
Trong luận văn này việc thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng
phương pháp tích hợp viễn thám và GIS thông qua việc mô hình hoá các mối
quan hệ của các yếu tố tự nhiên tại hai thời điểm của dữ liệu ảnh vệ tinh ASTER
với việc sử dụng các chức năng phân tích trong GIS. Những kết quả đã nhậân
được của mô hình, các lớp thông tin chuyên đề và dữ liệu được lưu trên máy vi
tính dưới dạng kỹ thuật số, cho phép người sử dụng thao tác và phân tích dữ liệu
bằng những chức năng của GIS để nhằm khai thác và bảo vệ tài nguyên đất và
tài nguyên thiên nhiên phục vụ lợi ích cho con người.


iii

ABSTRACT

In the recent years, remote sensing technology has been used
popularly in many fields and it has also been considered as an efficient
method in creating and updating GIS data in many countries around the
world and in Vietnam. However, researching Integrated Remote Sensing
(RS) and Geographic Information Systems (GIS) need the new data exactly.
At the same time computer science technology is continuously and

progressively strong developed. Moreover, researchers and users need not
only update on time with the data of satellite images and GIS, but also know
how to integrate it logically in order to exploit effectively all of the existing
source documents.
As a Cambodian student has completed this thesis. I have got an
advantage when go back Cambodia and will be continue to researching
“integrated RS and GIS” in order to contribute to the building and updating
of GIS and RS data for Cambodia.
In this thesis, creating land use/land cover mapping and change
detection using the integrated RS and GIS methodology by modeling the
relationships of natural features at two dates of ASTER data image
acquisition in combination with GIS analysis functions. Many the results of
the model are presented in the digital form of thematic layers. This thing
enables users to manipulate and to analyze data by using GIS functions in
order to exploit and protect natural resources and land resource in particular
to serve in human interest.


iv

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU .........................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................1
1.2 Lý do nghiên cứu ...................................................................................2
1.3 Mục tiêu của đề tài ..................................................................................3
1.4 Giới hạn của đề tài ...................................................................................3
1.5 Ý nghóa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................3
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU .......................................................5
2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước..............................................................5
2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước .............................................................6

2.3 Những vấn đề nghiên cứu còn tồn tại ......................................................6
CHƯƠNG 3: LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG
ĐẤT .................................................................................................7
3.1 Khái niệm .................................................................................................7
3.2 Cơ sở toán học ..........................................................................................7
3.3 Viễn thám trong công tác thành lập bản đồ HTSDĐ tại Việt Nam.........9
CHƯƠNG 4: CƠ SỞ VIỄN THÁM VÀ GIS .....................................................11
4.1 Viễn thám (Remote Sensing) .................................................................11
4.1.1 Khái niệm cơ bản về viễn thám ...................................................... 13
4.1.2 Cấu trúc cơ bản của dữ liệu ảnh viễn thám..................................... 15
4.1.3 Tách thông tin trong viễn thám ....................................................... 16
4.1.4 Giải đoán ảnh viễn thám ................................................................. 17
4.1.5 Quy trình xử lý ảnh viễn thám ......................................................... 17
4.2 Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ..............................................................20


v

4.2.1 Khái niệm về Hệ thống thông tin địa lý .......................................... 20
4.2.2 Các chức năng của GIS .................................................................. 20
4.2.3 Cấu trúc dữ liệu không gian............................................................ 25
4.3 Cơ sở tích hợp GIS và viễn thám ....................................................... 28
4.3.1 Tiềm năng cung cấp dữ liệu của viễn thám ..................................... 29
4.3.2 Nhu cầu cần thiết tích hợp giữa viễn thám và GIS .......................... 32
CHƯƠNG 5: TÍCH HP VIỄN THÁM VÀ GIS..............................................34
5.1 Thuật toán cơ bản trong công tác xử lý ảnh viễn thám ......................... 34
5.1.1 Biến đổi cấp độ xám ........................................................................ 34
5.1.2 Thể hiện màu dữ liệu ảnh................................................................ 35
5.1.3 Biến đổi giữa các ảnh...................................................................... 36
5.1.4 Phân loại ảnh viễn thám ................................................................. 37

5.1.5 Đánh giá kết quả phân loại ảnh viễn thám ..................................... 40
5.2 Mô hình chuyển đổi dữ liệu viễn thám và GIS để thành lập bản đồ hiện
trạng sử dụng đất .................................................................................... 43
CHƯƠNG 6: TỔNG QUAN VỀ KHU VỰC NGHIÊN CỨU ........................... 51
6.1 Các đặc điểm về vị trí địa lý ..................................................................51
6.2 Hiện trạng ứng dụng Viễn thám - GIS và công tác quản lý .................. 53
CHƯƠNG 7: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU TÍCH HP VIỄN THÁM VÀ
GIS TRONG VÙNG NGHIÊN CỨU .........................................55
7.1 Cơ sở dữ liệu nền ...................................................................................55
7.2 Tư liệu sử dụng .....................................................................................55
7.2.1 Tư liệu bản đồ .................................................................................55
7.2.2 Tư liệu ảnh ASTER ..........................................................................55
7.3 Thành lập bản đồ SDĐ ..........................................................................58
7.3.1 Giới thiệu ........................................................................................58


vi

7.3.2 Chọn vùng mẫu ............................................................................... 58
7.3.3 Lập khoá giải đoán ảnh .................................................................. 62
7.3.4 Phân loại ảnh và lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất ...................... 65
7.4 Đánh giá độ chính xác các bản đồ SDĐ được thành lập ....................... 67
7.5 Phân tích đánh giá biến động SDĐ ........................................................ 68
7.5.1 Khái niệm ....................................................................................... 68
7.5.2 Đánh giá biến động SDĐ ................................................................ 69
7.6 Đánh giá kết quả việc ứng dụng công nghệ tích hợp viễn thám và GIS
trong thành lập bản đồ SDĐ..................................................................71
7.6.1 Ưu điểm .......................................................................................... 71
7.6.2 Nhược điểm ..................................................................................... 72
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 73

KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 75


vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1: Tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất (TLTK12: Bộ Tài nguyên và Môi
trường–Quy phạm thành lập BĐHTSDĐ)
Bảng 4.1: Độ chính xác về không gian của dữ liệu ảnh viễn thám (TLTK1: Lê Văn
Trung)
Hình 4.13: Chức năng phân tích chính của GIS (TLTK1: Lê Văn Trung)
Hình 4.17: Cấu trúc Topology được sử dụng trong GIS (TLTK1: Lê Văn Trung)
Hình 4.19: Lónh vực ứng dụng và tỉ lệ bản đồ cần thiết
Bảng 5.1: Ma trận sai số phân loại
Bảng 7.1: Đặc tính các kênh phổ của tư liệu ảnh ASTER (TLTK3: Nguyễn Thanh
Minh)
Bảng 7.2: Bảng ký hiệu các loại đất ở các vị trí lấy mẫu
Bảng 7.3 Ma trận đánh giá kết quả phân loại ảnh vệ tinh năm 2003
Bảng 7.4: Ma trận đánh giá kết quả phân loại ảnh vệ tinh năm 2004
Bảng 7.5: Ma trận biến động sử dụng đất tính theo đơn vị ha
Bảng 7.6: Ma trận biến động các loại hình sử dụng đất của năm 2003 so với năm
2004


viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH

Hình 4.1: Đặc trưng phổ của đối tượng được ghi nhận bởi vệ tinh LandSat
(TLTK5: Lê Văn Trung)
Hình 4.2: Vệ tinh Terra
Hình 4.3: Nguyên lý thu nhận dữ liệu được sử dụng trong viễn thám (TLTK5: Lê
Văn Trung)
Hình 4.4: Dữ liệu ảnh vệ tinh được sử dụng trong cung cấp thông tin
Hình 4.5: Ảnh vệ tinh chụp trên 3 kênh phổ lưu dưới dạng 8 bits
Hình 4.7: Ảnh số đa phổ
Hình 4.8: Ảnh số sử dụng Scanner
Hình 4.9: Khôi phục dòng quét trên ảnh số đa phổ
Hình 4.10: Phân loại ảnh đa phổ trong thành lập bản đồ chuyên đề (TLTK1: Lê
Văn Trung)
Hình 5.1: Phân loại ảnh viễn thám (TLTK5: Lê Vă Trung)
Hình 5.2: Ảnh giải đoán dưới dạng raster

Hình 6.1: Khu vực nghiên cứu
Hình 7.1: Ảnh ASTER thu nhận ngày 30 tháng 10 năm 2003, RGB_231
Hình 7.2: Ảnh ASTER thu nhận ngày 12 tháng 12 năm 2004, RGB_231
Hình 7.3: Đất trồng lúa
Hình 7.4: Đất trồng luùa


ix

Hình 7.5: Đất trồng cây lâu năm khác
Hình 7.6: Đất trồng cây lâu năm khác
Hình 7.7: Đất nuôi trồng thủy sản
Hình 7.8: Đất ở đô thị
Hình 7.9: Các điểm thực địa kiểm tra vùng mẫu
Hình 7.10: Bản đồ HTSDĐ khu vực Nam Sài Gòn, tháng 10 năm

Hình 7.11: Bản đồ HTSDĐ khu vực Nam Sài Gòn, tháng 12 năm 2004
Hình 7.12: Xu thế đô thị hóa ở khu vực nghiên cứu trong khoảng thời gian hơn 1
năm (từ 30/10/ 2003 ñeán 12/12/ 2004)


x

DANH SÁCH SƠ ĐỒ

Hình 4.6: Quy trình giải đoán ảnh (TLTK1: Lê Văn Trung)
Hình 4.11: Mô hình GIS 5 thành phần

Hình 4.12: Phương pháp quản lý dữ liệu GIS (TLTK1: Lê Văn Trung)
Hình 4.14: Hiển thị dữ liệu của GIS
Hình 4.15: Mô hình dữ liệu không gian của GIS (TLTK1: Lê Văn Trung)
Hình 4.16: Cấu trúc dữ liệu không gian của GIS (TLTK1: Lê Văn Trung)
Hình 4.18: Khả năng ứng dụng viễn thám cung cấp dữ liệu GIS (TLTK1: Lê Văn
Trung)
Hình 4.20: Độ chính xác về không gian và thời gian của dữ liệu địa lý (TLTK5: Lê
Văn Trung)
Hình 5.3: Mô hình chuyển đổi dữ liệu giữa viễn thám và GIS (TLTK1: Lê Văn
Trung)
Hình 5.4: Dòng luân chuyển thông tin và chuyển đổi dữ liệu địa lý
Hình 5.5: Quy trình tích hợp thành lập bản đồ sử dụng đất và phân tích biến động
(TLTK1: Lê Văn Trung)


Luận văn Thạc só

1

HVTH: BUN Sovannrothana

CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây viễn thám (Remote Sensing) đã được nghiên
cứu ứng dụng khá phổ biến trong nhiều lónh vực khác nhau và được xem là
phương pháp rất hiệu quả trong việc xây dựng và cập nhật dữ liệu không gian
phục vụ công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường… Đây là
kỹ thuật nghiên cứu các đối tượng (vật thể) mà không có những tiếp xúc trực
tiếp với chúng. Những ứng dụng của kỹ thuật viễn thám trong lónh vực giám sát
môi trường và quản lý tài nguyên thiên nhiên được bắt đầu khi vêï tinh Landsat-1
được phóng vào năm 1972.
Hiện nay, hầu hết các nước trên thế giới đều áp dụng ảnh vệ tinh để xây
dựng và cập nhật dữ liệu không gian cho hệ thống thông tin thành phố (MIS–
Municipal Information System) đây là hệ thống rất hiệu quả phục vụ công tác
quản lý đô thị cũng như đáp ứng mọi yêu cầu liên quan đến công tác quy hoạch
phát triển kinh tế văn hoá và xã hội. Ảnh vệ tinh với nhiều thể loại và độ phân
giải khác nhau đã cho phép xây dựng và cập nhật đữ liệu không gian thành lập
bản đồ ở nhiều tỉ lệ và có thể xem là giải pháp khả thi và chính xác nhất.
Theo nghiên cứu thống kê trên thế giới, lợi ích mang lại từ việc ứng dụng
kỹ thuật tích hợp viễn thám và GIS trong quản lý thành phố sẽ đem lại tiết kiệm
rất lớn về thời gian và nhân lực trong công tác điều tra, đo đạc, thu thập và cập
nhật cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý đô thị.
Ngoài ra, hiện nay với xu thế triển khai nhanh việc cung cấp ảnh vệ tinh
thương mại có độ phân giải cao đã cho phép thực hiện hiệu quả việc xây dựng
hệ cơ sở dữ liệu GIS nhằm phục vụ công tác quản lý đô thị.

Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Luận văn Thạc só

2

HDTH: Lê Văn Trung

Từ khi công nghệ thông tin mà đặc biệt là công nghệ GIS và Viễn thám ra
đời, nó có khả năng tích hợp các loại thông tin với nhau, góp phần đẩy mạnh tốc
độ và tăng hiệu quả trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Bắt đầu
thông tin từ dạng in trên giấy được chuyển sang dạng số, dùng công nghệ thông
tin trong đó có GIS để lưu trữ, biến đổi, phân tích đánh giá và thể hiện dữ liệu
liên quan đến vị trí trên bề mặt trái đất, các thông tin này được tích hợp với viễn
thám trong công tác thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất giúp cho người
quản lý và người sử dụng có đầy đủ thông tin để theo dõi hiện trạng và biến
động sử dụng đất nhanh chóng và tốt hơn.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên, trong đề tài này tác giả nghiên cứu xây
dựng Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập bản
đồ hiện trạng sử dụng đất.
1.2 Lý do nghiên cứu đề tài
Mục tiêu thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất để theo dõi biến động sử
dụng đất hàng năm và trong các giai đoạn sao cho đem lại hiệu quả cao và bền
vững. Do đó tích hợp công nghệ viễn thám và hệ thống tin địa lý (GIS) trong
công tác thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất sẽ đem lại hiệu quả tốt.
Việc nghiên cứu ứng dụng kết quả của đề tài là góp phần xây dựng quy
trình công nghệ tích hợp viễn thám và GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu không
gian phục vụ quản lý đô thị, phương pháp thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng
đất sử dụng ảnh vệ tinh, cũng như định hướng xây dựng hai module phần mềm
rất hữu ích và cần thiết cho các cơ quan hoặc đơn vị hoạt động trên địa bàn cũng

như cả nước nắm bắt công nghệ mới nhằm nâng cao hiệu quả trong công tác cập
nhật và quản lý dữ liệu không gian theo thời điểm.

Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất


Luận văn Thạc só

3

HVTH: BUN Sovannrothana

1.3 Mục tiêu của đề tài
• Mô hình tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý.
• Xây dựng quy trình tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý để
thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất.
• So sánh và đánh giá kết quả biến động giữa các hai giai đoạn.
1.4 Giới hạn của đề tài
Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập
bản đồ hiện trạng sử dụng đất, tác giả đã lựa chọn khu vực của thành phố Hồ
Chí Minh.
Do thời gian và dữ liệu có giới hạn tác giả đã chọn khu vực Nam Sài Gòn
của thành phố Hồ Chí Minh để minh hoạ thực hiện đề tài nghiên cứu để thành
lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và so sánh đánh giá biến động sử dụng đất
trong đó sử dụng nguồn dữ liệu ảnh ASTER độ phân giải 15m được thu nhận vào
30 tháng 10 năm 2003 và ngày 12 tháng 12 năm 2004.
1.5 Ý nghóa khoa học và thực tiễn của đề tài
Công việc nghiên cứu ứng dụng kết quả của đề tài là góp phần xây dựng
quy trình công nghệ tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong
thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất, phương pháp tích hợp viễn thám và GIS

thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất sử dụng ảnh vệ tinh ASTER độ phân
giải cao, cũng như định hướng xây dựng quá trình quản lý rất hữu ích và cần
thiết cho các cơ quan hoặc đơn vị hoạt động trên địa bàn thành phố cũng như cả
nước nắm bắt công nghệ mới nhằm nâng cao hiệu quả trong công tác cập nhật
và quản lý dữ liệu không gian.
Kết quả đạt được của đề tài sẽ góp phần rất quan trọng cho việc theo dõi
biến động sử dụng đất từng giai đoạn và tạo điều kiện thuận lợi cho công việc
quy hoạch-kế hoạch sử dụng đất, thống kê-kiểm kê đất và cập nhật cơ sở dữ liệu
Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất


Luận văn Thạc só

4

HDTH: Lê Văn Trung

nền, chuyên đề của khu vực. Ngoài ra, để định hướng cho việc phát triển ứng
dụng viễn thám và GIS của đề tài còn mở rộng trong việc xây dựng chương trình
đánh giá biến động sử dụng đất và chương trình quản lý đất đai càng ngày hiệu
quả hơn.

Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất


Luận văn Thạc só

5

HVTH: BUN Sovannrothana

CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, viễn thám bắt đầu được ứng dụng từ những năm tám mươi và
đã mang lại nhiều kết quả đáng kể nhưng vẫn chưa đáp ứng được các yêu cầu đa
dạng của thực tiễn. Để nhanh chóng phát triển công nghệ viễn thám kết hợp với
công nghệ GIS (Geographical Information Systems) đáp ứng được các nhu cầu
phát triển kinh tế của đất nước trong thời kỳ công nghiệp hoá và hiện đại hóa,
Bộ Khoa học-Công nghệ và Môi trường đã phối hợp với các Bộ, Ngành có liên
quan xây dựng đề án “Kế hoạch tổng thể về ứng dụng và phát triển công nghệ
viễn thám ở Việt Nam giai đoạn 2001–2010” nhằm hướng đến sự phát triển bền
vững trên cơ sở sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường và
giảm thiểu thiên tai.
Tuy nhiên, việc ứng dụng kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám độ phân giải cao
trong việc cung cấp thông tin không gian và cập nhật biến động phục vụ xây
dựng cơ sở dữ liệu GIS cho khu vực thành phố Hồ Chí Minh vẫn chưa được
nghiên cứu cụ thể và đề ra quy trình hiệu quả, nhằm hỗ trợ các cơ quan khai thác
và ứng dụng công nghệ mới trong việc xây dựng lớp bản đồ nền và chuyên đề
thích hợp. Đề tài được thực hiện theo hướng tích hợp kỹ thuật xử lý ảnh vệ tinh
tương thích với GIS ở nhiều cấp độ khác nhau (đa tỉ lệ, đa thời gian…) và cung
cấp quy trình thích hợp nhằm nhanh chóng cung cấp thông tin hữu ích và chính
xác cho hệ thống thông tin địa lý thành phố Hồ Chí Minh để quản lý, phân tích,
đánh giá cũng như cập nhật biến động dữ liệu không gian của thành phố như:
thành lập bản đồ hiện trạng lớp phủ bề mặt (land cover) và bản đồ hiện trạng sử
dụng đất (land use); phát hiện biến động đất; giám sát vùng ô nhiễm …

Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Luận văn Thạc só

6

HDTH: Lê Văn Trung

2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Công nghệ viễn thám (Remote Sensing) đã được hình thành và phát triển
khá phổ biến trong nhiều lónh vực khác nhau và đã đem lại hiệu quả cao cho
nhiều hoạt động kinh tế xã hội quan trọng như: điều tra cơ bản, công tác quản lý
tài nguyên thiên nhiên, giám sát và bảo vệ môi trường, phòng chống và giảm
nhẹ thiên tai, quản lý lãnh thổ cũng như an ninh quốc phòng. Đây là kỹ thuật
nghiên cứu các đối tượng (vật thể) mà không cần có những tiếp xúc trực tiếp với
chúng. Nhờ đó, những ứng dụng của kỹ thuật viễn thám có một vị trí quan trọng
trong chiến lược phát triển bền vững của mọi quốc gia.
Theo nghiên cứu thống kê trên thế giới, lợi ích mang lại từ việc ứng dụng
kỹ thuật tích hợp viễn thám và GIS trong quản lý thành phố sẽ đem lại tiết kiệm
rất lớn về thời gian và nhân lực.
Thành phố Brisbane của Australia đã áp dụng công nghệ tích hợp viễn
thám và GIS thành công để quản lý đô thị từ năm 1994, sau đó Australia cũng đã
hỗ trợ Trung Quốc xây dựng Hệ thống thông tin địa lý (GIS) đầu tiên cho thành
phố Zhuhai tỉnh Guangdong và ảnh viễn thám độ phân giải cao đã giữ vai trò
khá quan trọng trong việc cập nhật dữ liệu không gian. Trong khu vực Đông
Nam Á, thành phố Semarang thuộc tỉnh Central Java cũng đã nhanh chóng thực
hiện việc áp dụng kỹ thuật tích hợp viễn thám và GIS phục vụ công tác quản lý
đô thị.
2.3 Những vấn đề nghiên cứu còn tồn tại
Nhiều kết quả nghiên cứu về tích hợp viễn thám và GIS trong thành lập
bản đồ hiện trạng sử dụng đất đã ứng dụng khá phổ biến. Tuy nhiên, nguồn tư
liệu đa số sử dụng là ảnh Landsat. Trong nghiên cứu này, sử dụng tư liệu ảnh

ASTER (có độ phân giải không gian tốt hơn) nhằm so sánh độ chi tiết kết quả
bản đồ hiện trạng sử dụng đất được tạo ra.
Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất


Luận văn Thạc só

7

HVTH: BUN Sovannrothana

CHƯƠNG 3
LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT
3.1 Khái niệm
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất (BĐHTSDĐ) là bản đồ thể hiện sự phân bố
các loại đất tại một thời điểm xác định. Nội dung của BĐHTDĐ phải đảm bảo
phản ánh trung thực hiện trạng sử dụng các loại đất theo mục đích sử dụng và
các loại đất theo thực trạng bề mặt tại thời điểm thành lập.
BĐTHSDĐ được thành lập theo đơn vị hành chánh các cấp (xã, huyện,
tỉnh, thành phố) và vùng lãnh thổ (quốc gia) làm tài liệu phục vụ thông kê, kiểm
kê quỹ đất đã giao và chưa được giao sử dụng hàng năm và theo định kỳ 5 năm,
lập quy hoạch-kế hoạch sử dụng đất và cung cấp thông tin cho các mục đích
nghiên cứu khoa học phát triển các ngành kinh tế xã hội.
Trên BĐHTSDĐ các khoanh đất được sử dụng để vẽ tập hợp một hoặc
nhiều thửa đất nằm liền kề nhau có cùng loại đất theo mục đích sử dụng.
Khoanh đất được vẽ trên bản hoặc ngoài thực địa giới hạn bởi một đường bao
khép kín trên bản đồ gọi là ranh giới khoanh đất. Khoanh đất được thể hiện đúng
vị trí, kích thước theo tỷ lệ bản đồ bằng các ký hiệu được quy định.
Phương pháp thành lập BĐHTSDĐ dựa trên cơ sở diện tích khu vực thành
lập, tính chính xác, tính đầy đủ và độ tin cậy của nguồn tài liệu hiện có; tỷ lệ

bản đồ, thiết bị và năng lực kỹ thuật công nghệ. Ngày nay, ngoài các phương
pháp truyền thống, phương pháp dùng ảnh vệ tinh có độ phân giải cao có thể
đáp ứng được việc thành lập BĐHTSDĐ các cấp kết hợp với công nghệ GIS trên
nền tảng công nghệ thông tin hiện đại.
3.2 Cơ sở toán học
Cơ sở toán học BĐHTSDĐ là cơ sở toán học của bản đồ nền. Bản đồ nền
phải là bản đồ địa hình có hệ quy chiếu thống nhất. Cơ sở toán học, nội dung và
Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất


Luận văn Thạc só

8

HDTH: Lê Văn Trung

độ chính xác của bản đồ nền dùng thành lập BĐHTSDĐ theo quy định của Bộ
Tài Nguyên và Môi Trường:
• Elipsoide quy chiếu quốc gia là Elipsoide WGS 84 toàn cầu với kích
thước:
- Bán trục lớn

a = 6.378.137,00m

- Độ dẹt

α =1 : 298,257223563

- Tốc độ quay quanh trục 7292115,00x10-11rad/s
• Lưới chiếu bản đồ:

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 60 có hệ số
điều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9996 để thể hiện các bản đồ
nền tỷ lệ từ 1/ 500.000 đến 1/ 25.000.
- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với mũi chiếu 30 có hệ số
điều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài k0 = 0,9999 để thể hiện các bản đồ
nền tỷ lệ từ 1/ 10.000 đến 1/ 1.000.
• Tỷ lệ bản đồ:
Tỷ lệ BĐHTSDĐ phụ thuộc vào diện tích đơn vị hành chánh; vào đặc
điểm , diện tích độ chính xác các yếu tố nội dung cần thể hiện. Bảng 2.1
quy định tỷ lệ BĐHTSDĐ theo quy mô diện tích tự nhiên (Nguồn Bộ Tài
nguyên và Môi trường 2005).

Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng ñaát


Luận văn Thạc só

HVTH: BUN Sovannrothana

9

Đơn vị thành lập bản đồ

Tỷ lệ bản đồ

Quy mô diện tích tự nhiên (ha)

1/ 1.000

Dưới 150

Cấp xã, khu công nghệ

1/ 2.000

Trên 150 đến 300

cao, khu kinh tế

1/ 5.000

Trên 300 đến 2.000

1/ 10.000

Trên 2.000

1/ 5.000

Dưới 2.000

1/ 10.000

Trên 2.000 đến 10.000

1/ 25.000

Trên 10.000

1/ 25.000

Dưới 130.000

1/ 50.000

Trên 130.000 đến 500.000

1/ 100.000

Trên 500.000

Cấp huyện

Cấp tỉnh

Vùng lãnh thổ

1/ 250.000

Cả nước

1/ 1.000.000

Bảng 3.1: Tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất (TLTK12: Bộ Tài nguyên và
Môi trường – Quy phạm thành lập BĐHTSDĐ)
3.3 Viễn thám trong công tác thành lập bản đồ HTSDĐ tại Việt Nam
Trong những năm gần đây ảnh viễn thám đã được sử dụng khá rộng rãi
trong một số ngành kỹ thuật ở Việt Nam, tuy rằng chưa có một chiến lược lâu
dài và đồng bộ trong việc quản lý dữ liệu để có thể dùng chung một cách hiệu
quả nhưng bước đầu đã chứng tỏ nhu cầu ngày càng cần thiết của nó và tính hiệu

quả đã được khẳng định mà các phương pháp truyền thống không thể có được.
Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông thôn cũng đã ứng dụng kỹ thuật viễn thám
và GIS trong công tác đánh giá thích nghi đất đai, thành lập bản đồ hiện trạng sử
Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất


Luận văn Thạc só

10

HDTH: Lê Văn Trung

dụng đất phục vụ cho công tác quy hoạch sử dụng đất. Trong đó như trong lónh
vực địa chất, kỹ thuật viễn thám đã được ứng dụng rộng rãi để nghiên cứu kiến
tạo cấu trúc trái đất như nghiên cứu các tập hợp và các tầng cấu trúc, nghiên
cứu các dạng uốn nếp, xác định các cấu trúc sâu, nghiên cứu thăm dò và khai
thác tài nguyên trong lòng đất đo vẽ và lập bản đồ địa mạo, bản đồ thạch học.
Viễn thám ở Việt Nam bắt đầu từ công nghệ tương tự, và từng bước
chuyển sang công nghệ số kết hợp với công nghệ tương tự và hệ thống GIS.
Công nghệ viễn thám đã được sử dụng rộng rãi trong công tác điều tra tài
nguyên nước, tài nguyên đất, tài nguyên biển, nói chung phục vụ cho rất nhiều
lónh vực trong thời đại hiện nay.
Để quản lý và khai thác tài nguyên rừng, tài nguyên đất một cách chặc
chẽ và có hiệu quả nhà nước cũng đã quy định chu kỳ kiểm kê thủ công từ cơ sở
từ cấp xã, huyện vẫn còn nhiều bất cập trong công tác điều tra biến động và sử
dụng đất. Cho đến nay nhà nước vẫn chưa có được số liệu chính xác về diện tích
rừng và diện tích các loại hình sử dụng đất để làm cơ sở cho chiến lược phát
triển kinh tế xã hôi.
Trung tâm viễn thám-Bộ Tài nguyên và Môi trường giới thiệu “phương
pháp sử dụng ảnh viễn thám trong công tác kiểm kê diện tích đất đai và xây

dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2005” đã nêu vai trò ảnh viễn thám cho
phép giải quyết các nhiệm vụ chủ yếu như sau:
1. Điều tra tài nguyên đất, đánh giá sử dụng đất, quy hoạch sử dụng đất.
2. Điều tra rừng, giám sát khai thác và bảo vệ rừng, quy hoạch phát triển
rừng.
3. Quy hoạch và phát triển nông nghiệp, giảm sát mùa vụ nông nghiệp.
4. Khảo sát nguồn nước và quy hoạch sử dụng tài nguyên nước.
Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất


Luận văn Thạc só

11

HVTH: BUN Sovannrothana

CHƯƠNG 4
CƠ SỞ VIỄN THÁM VÀ GIS
Dữ liệu của hệ thống thông tin địa lý (GIS) bao gồm dữ liệu không gian và
thuộc tính và luôn được cập nhật để đảm bảo tính hiện thời nhằm phản ánh chính
xác thế giới thực đã được mô hình qua hệ thống. Viễn thám được xem như công
nghệ rất hữu hiệu và hiện đại cho việc thu thập dữ liệu để cập nhật cho GIS,
nhưng những dữ liệu sẵn có được lưu trong GIS cũng là nguồn thông tin bổ trợ
rất tốt cho việc phân loại và xử lý ảnh viễn thám. Giải pháp xử lý tích hợp viễn
thám và GIS là phối hợp ưu thế của hai công nghệ trong việc thu thập, lưu trữ,
phân tích và xử lý dữ liệu địa lý để nâng cao hiệu năng trong việc xây dựng và
cập nhật dữ liệu không gian.
4.1 Viễn thám (remote sensing)
Viễn thám là ngành khoa học nghiên cứu về các phương pháp thu thập, đo
lường và phân tích thông tin của vật thể quan sát mà không cần tiếp xúc trực

tiếp với chúng.
Thuật ngữ Remote Sensing (viễn thám) được sử dụng đầu tiên ở Mỹ vào
năm 1960 bao gồm tất cả các lónh vực như không ảnh, giải đoán ảnh, địa chất
ảnh. Do các tính chất của vật thể có thể được xác định thông qua năng lượng bức
xạ hay phản xạ từ vật thể nên viễn thám còn là một công nghệ nhằm xác định
và nhận biết đối tượng hoặc các điều kiện môi trường thông qua những đặc trưng
riêng về sự phản xạ và bức xạ.
Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông
tin chủ yếu về đặc tính của đối tượng cần phải đo lường và phân tích trong viễn
thám.

Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất