Tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (gis) để đánh giá biến động đất

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

HUỲNH VĂN KHÁNH

TÍCH HP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
ĐỊA LÝ
(GIS) ĐỂ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT

Chuyên ngành: XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊNH VỊ VÀ BẢN ĐỒ
Mã số ngành:

BẰNG KỸ THUẬT TIN HỌC
2. 16. 00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2005


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

HUỲNH VĂN KHÁNH

TÍCH HP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ
(GIS) ĐỂ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT

Chuyên ngành : XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊNH VỊ VÀ BẢN ĐỒ

Mã số ngành :

BẰNG KỸ THUẬT TIN HỌC
2. 16. 00

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 naêm 2005


2

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: TS Lê Văn Trung

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS. Trần Tấn Lộc

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Vũ Xuân Cường

Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN
VĂN THẠC SĨ, TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Ngày 03 tháng10 năm 2005


3

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….tháng …năm …

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên:
HUỲNH VĂN KHÁNH
Phái: nam
Ngày, tháng, năm sinh: 29 – 09 – 1959
Nơi sinh: Bình Định
Chuyên ngành: XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐỊNH VỊ VÀ BẢN ĐỒ BẰNG KỸ THUẬT TIN
HỌC.
Mã số học viên: 02203562
I. TÊN ĐỀ TÀI :
TÍCH HP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) ĐỂ
ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT.
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1/ Tìm hiểu các vấn đề liên quan trong việc ứng dụng phân tích biến động sử
dụng đất. 2/ Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của VT& GIS để đề xuất mô hình tích
hợp. 3/ Xây dựng quy trình tích hợp phân tích biến động sử dụng đất. 4/ Thu thập
xây dựng cơ sở dữ liệu cho khu vực nghiên cứu ứng dụng. 5/ Thể nghiệm mô hình
đề xuất và đánh giá kết quả đạt được. 6/ Định hướng phát triển và mở rộng đề tài
trên cơ sở kết quả đạt được.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20 – 01 – 2005
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. LÊ VĂN TRUNG
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

TS. Lê Văn Trung
TS. Lê Văn Trung
Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
Ngày
tháng
năm
TRƯỞNG PHÒNG ĐT - SĐH

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


4

CẢM TẠ

Chân thành cảm ơn TS Lê Văn Trung chủ nhiệm bộ môn Địa Tin học - Khoa kỹ Thuật
Xây Dựng- Đại Học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh, ThS Lâm Đạo Nguyên –Trưởng phòng
Địa Tin Học Viễn Thám – Phân viện Vật Lý tại TP. Hồ Chí Minh đã tận tình hướng dẫn
và tạo điều kiện giúp đỡ về tư liệu ảnh vệ tinh, trang thiết bị, bản đồ, tài liệu tham khảo
để tôi hoàn thành luận văn này.
Xin cảm ơn các anh chị phòng Địa Tin Học Viễn Thám – Phân viện Vật Lý tại TP.
Hồ Chí Minh đã có nhiều chỉ bảo và tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện
phần ứng dụng của luận văn.
Chân thành cảm ơn q thầy cô, cảm ơn các anh chị học viên lớp XLSL- K14 đã động
viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập.
Cảm ơn lãnh đạo Sở Tài Nguyên và Môi Trường, lãnh đạo Trung Tâm Kỹ Thuật Tài
Nguyên và Môi Trường tỉnh Trà Vinh đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong suốt thời gian

cử đi học để tôi hoàn thành khoá học này.
Xin chân thành cảm ơn !


5

TÓM TẮT

Trong nhiều thập kỷ qua, đi đôi với công nghệ thông tin; công nghệ viễn thám và GIS
đã có những bước tiến vượt bậc và đã chứng tỏ được là những công cụ tiên tiến trong
nhiều lónh vực khoa học.
Giải pháp tích hợp viễn thám và GIS để đánh giá biến động sử dụng đất thông qua
việc xây dựng bản đồ HTSDĐ được xem là giải pháp kinh tế và khoa học cho một không
gian rộng và tức thời để đánh giá cho khu vực nghiên cứu, giúp cho các nhà lãnh đạo và
chuyên gia có những quyết định đúng đắn trong khai thác tài nguyên thiên nhiên.
Trong luận văn này việc đánh giá biến động sử dụng đất thực hiện bằng phương pháp
tích hợp viễn thám và GIS thông qua việc mô hình hoá các mối quan hệ cuả các yếu tố tự
nhiên tại hai thời điểm chụp ảnh vệ tinh với việc sử dụng các chức năng phân tích của
GIS. Kết quả của mô hình là các lớp thông tin chuyên đề và dữ liệu được lưu trên máy
tính dưới dạng kỹ thuật số. Điều đó cho phép người sử dụng thao tác và phân tích dữ liệu
bằng những chức năng phân tích của GIS để cuối cùng đưa ra những quyết định có lợi
nhất nhằm khai thác và bảo vệ tài nguyên đất, tài nguyên thiên nhiên phục vụ lợi ích con
người.


6

ABSTRACT
During several passing decades, in company with information technology
development, Remote Sensing and Geographic Information System (GIS) had exceeding

improvements and proved to be advanced tools in the various fields of sciences.
An integrated Remote Sensing and GIS solution for land use/ land cover mapping and
change detection is looked upon as an economical and science solution for large area and
real-time study purposes. It supports to decision makers and managers to make exact
decisions in managing and exploiting natural resources.
In this thesis, land use/ land cover mapping and change detection using the integrated
Remote Sensing and GIS methodology by modeling the relationships of natural features at
two dates of satellite data acquisition in combination with GIS analysis functions. Results
of the model are represented in the digital form of thematic layers. This thing enables
users to be able to manipulate, analyze data by using GIS analysis functions and finally,
to support exactly decision making in order to exploit and protect natural resources in
general, land resource in particular, serving in human interest.


7

MỤC LỤC

TÍCH HP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG TIN
ĐỊA LÝ (GIS) ĐỂ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG
ĐẤT.

PHẦN MỞ ĐẦU

Chương I : Mở đầu
1.1 Đặt vấn đề. ................................................................................................. 11
1.2 Tổng quan về những vấn đề liên quan với đề tài....................................... 13
1.2.1 Hiện trạng ứng dụng viễn thám ở Việt Nam......................................... 13
1.2.2 Nhu cầu ứng dụng viễn thám trong thực tiễn. ...................................... 15
1.2.3 Nhu cầu tích hợp viễn thám và GIS để xây dựng cơ ở dữ liệu ............ 20

1.3 Mục tiêu của đề tài.................................................................................... 22
1.4 Giới hạn đề tài. ......................................................................................... 23
1.5 Trình tự thực hiện đề tài. ........................................................................... 23

PHẦN I

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍCH HP VIỄN THÁM VÀ HỆ THỐNG THÔNG
TIN ĐỊA LÝ(GIS) ĐỂ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG
ĐẤT (HTSDĐ) VÀ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT


8

Chương II : Bản đồ hiện trạng sử dụng đất (HTSDĐ)
2.1 Khái niệm. .................................................................................................. 27
2.2 Cơ sở toán học của bản đồ HTSDĐ............................................................ 28
2.2.1 Cơ sở toán học...................................................................................... 28
2.2.2 Độ chính xác của bản đồ...................................................................... 29
2.3 Hệ thống chỉ tiêu phân loại đất đai. .......................................................... 30
2.4 Viễn thám trong công tác xây dựng bản đồ HTSDĐ................................. 32
2.4.1 Vai trò của ảnh viễn thám trong công tác điều tra tài nguyên thiên nhiên.
...................................................................................................................... 32
2.4.2 Quy trình thành lập bản đồ ảnh vệ tinh và bản đồ nền. ..................... 35

Chương III : Cơ sở lý thuyết về viễn thám và GIS
3.1 Viễn thám ................................................................................................. 38
3.1.1 Tổng quan về viễn thám....................................................................... 38
3.1.2 Nguyên lý và tính chất phổ của ảnh viễn thám. .................................. 40
3.1.3 Dữ liệu ảnh số dùng trong viễn thám. ................................................. 42
3.1.4 Khả năng cung cấp thông tin và tách thông tin trong ảnh viễn thám. 44

3.1.5 Xử lý ảnh, giải đoán ảnh vệ tinh.......................................................... 45
3.1.5.1 Xử lý ảnh ...................................................................................... 48
3.1.5.2 Thuật toán cơ bản trong xử lý ảnh viễn thám ............................... 50
3.1.6 Phân loại ảnh vệ tinh........................................................................... 57
3.1.7 Đánh giá kết quả phân loại ảnh vệ tinh. ............................................. 60
3.2 Hệ thống thông tin địa lý (GIS). .............................................................. 62
3.2.1 Tổng quan về GIS. ............................................................................... 62
3.2.2 Khái niệm về GIS................................................................................. 63
3.2.3 Các chức năng của GIS. ...................................................................... 66
3.2.4 Cấu trúc dữ liệu trong GIS. .................................................................. 69
3.2.4.1 Dữ liệu raster................................................................................ 69


9

3.2.4.2 Dữ liệu vector ............................................................................... 70
3.2.5 Khả năng phân tích và tích hợp thông tin trong GIS........................... 73

Chương IV : Mô hình tích hợp viễn thám và hệ thống thông tin địa lý(GIS) –
quy trình của mô hình.
4.1 Sự cần thiết tích hợp viễn thám và GIS.................................................... 76
4.2 Mô hình tích hợp viễn thám và GIS. ........................................................ 77
4.2.1 Mô hình chuyển đổi dữ liệu. ................................................................ 77
4.2.2 Mô hình tích hợp dữ liệu....................................................................... 78
4.2.3 Mô hình tích hợp viễn thám và GIS đểxây dựng bản đồ HTSDĐ......... 80
4.2.4 Mô hình tích hợp viễn thám và GIS để đánh giá biến động sử dụng đất.85

PHẦN II

ỨNG DỤNG TÍCH HP VIỄN THÁM VÀ GIS ĐỂ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN

TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT HUYỆN
DUYÊN HẢI, TỈNH TRÀ VINH
ChươngV : Tổng quan về huyện Duyên Hải.
5.1 Vị trí địa lý. .................................................................................................... 90
5.2 Các điều kiện tự nhiên. .................................................................................. 91
5.2.1 Khí hậu..................................................................................................... 91
5.2.2 Thủy văn .................................................................................................. 92
5.2.3 Địa hình ................................................................................................... 92
5.3 Đặc điểm về kinh tế - xã hội.......................................................................... 93
5.4 Đặc điểm về đất đai và hiện trạng quản lý. ................................................... 95

Chương VI : Xây dựng cơ sở dữ liệu vùng nghiên cứu.


10

6.1 Cơ sở dữ liệu nền vùng nghiên cứu................................................................ 98
6.2 Các tư liệu sử dụng trong vùng nghiên cứu.................................................... 98
6.2.1 Tư liệu bản đồ. ......................................................................................... 98
6.2.2 Tư liệu ảnh vệ tinh. .................................................................................. 98
6.3 Mô hình quản lý dữ liệu chuyên đề. .............................................................. 99
6.4 Đăng ký toạ độ bản đồ lên ảnh vệ tinh vàcập nhật dữ liệu nền. ................. 104

Chương VII: Phương pháp thành lập dữ liệu chuyên đề và phân tích đánh giá biến
động sử dụng đất.
7.1 Phương pháp nghiên cứu biến động. ............................................................ 106
7.1.1 Tổng quan về phương pháp nghiên cứu biến động. .................................. 106
7.1.2 Chọn phương pháp phân tích biến động. ........................................... 111
7.2 Thành lập dữ liệu chuyên đề........................................................................ 111
7.2.1 Giới thiệu chung .................................................................................... 111

7.2.1.1 Phân tích dữ liệu. ............................................................................ 111
7.2.1.2 Cấu trúc dữ liệu và phần mềm thực hiện. ....................................... 114
7.2.2 Chọn vùng mẫu phân loại ảnh. ............................................................. 114
7.2.3 Tạo ảnh thành phần PCA.. .................................................................... 122
7.2.4 Phân loại ảnh. ....................................................................................... 123
7.2.5 Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Duyên Hải. ............... 129
7.3 Phân tích và đánh giá biến động sử dụng đất. ............................................ 131
7.3.1 Giới thiệu chung. ................................................................................... 131
7.3.2 Phân tích và đánh giá biến động sử dụng đất khu vực nghiên cứu....... 133
7.4 Khả năng hỗ trợ của công nghệ thông tin trong công tác phân tích, báo cáo
kết quả biến động sử dụng đất. .......................................................................... 139

KẾT LUẬN ........................................................................................145
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................ 148


11

PHẦN MỞ ĐẦU

Chương I
MỞ ĐẦU
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Nền kinh tế trong cả nước nói chung, của các tỉnh, thành phố nói riêng đã
phát triển rất nhanh trong hơn mười năm qua. Tốc độ đô thị hoá nhanh, kinh tế
nông hộ phát triển dẫn đến nhiều biến động về sử dụng đất. Đó là một áp lực
lớn đối với ngành tài nguyên và môi trường, đặc biệt là tài nguyên đất. Việc
quản lý đất đai đang gặp rất nhiều khó khăn trong việc cập nhật biến động sử
dụng đất.
Biến động sử dụng đất xảy ra do nhiều nguyên nhân trong đó có sự chuyển

đổi tự phát từ đất nông nghiệp sang đất phi nông nghiệp, đất nuôi trồng thuỷ
sản hoặc cơ cấu cây trồng khác. Bên cạnh đó diện tích rừng ngập mặn của các
tỉnh vùng duyên hải cũng bị thu hẹp dần do khai thác sử dụng cho mục đích
khác, dẫn đến suy giảm chức năng bảo vệ môi trường.
Đã có nhiều nghiên cứu đánh giá biến động sử dụng đất mà kết quả là bản
đồ hiện trạng sử dụng đất (HTSDĐ) của tỉnh, thành phố được thực hiện theo
chu kỳ 5 năm theo phương pháp đo đạc chỉnh lý biến động truyền thống. Nếu
cần phải đánh giá HTSDĐ một cách có hệ thống sẽ gặp nhiều khó khăn về
thời gian, nhân lực, kinh phí nhất là tính tự động hoá trong công việc; và
không có những hình ảnh trực quan vừa là cơ sở khoa học vừa có tính khái
quát về biến động sử dụng đất ngay từ đầu. Mặt khác, rất khó để so sánh và
đánh giá tác động môi trường trong vùng với các vùng lân cận.


12

Để theo dõi, đánh giá và có những nghiên cứu một cách chặc chẽ về biến
động lớp thực phủ, loại hình sử dụng đất, cần thiết phải sử dụng những nguồn
tư liệu khách quan như nguồn tư liệu ảnh viễn thám (bao gồm ảnh hàng không
và ảnh vệ tinh).
Đã từ lâu kỹ thuật viễn thám (Remote sensing) được nghiên cứu và ứng
dụng trong nhiều lónh vực trong đó có lónh vực giám sát môi trường và quản lý
tài nguyên thiên nhiên đã trở nên khá phổ biến và là phương pháp rất hiệu
quả trong cập nhật thông tin nhằm phục vụ cho công tác quản lý, khai thác tài
nguyên thiên nhiên, nghiên cứu môi trường và những biến động bề mặt của
một vùng hay một lãnh thổ rộng lớn; đặc biệt đối với những nơi mà con không
thể đến được hoặc phương pháp đo đạc truyền thống khó có thể thực hiện
được như vùng núi cao, vùng đầm lầy,v.v…
Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin và hệ thống định vị toàn
cầu GPS (Global Positioning System); viễn thám và GIS đã và đang chứng tỏ

là những công cụ đặc biệt hữu hiệu hỗ trợ cho mọi hoạt động của con người
nhằm làm chủ thiên nhiên và xã hội. Nhiều nước trên thế giới coi GIS như là
một công nghệ then chốt để ứng dụng trong một số ngành khoa học [18]. GIS
không chỉ là một công cụ chính hỗ trợ hiệu quả cho quá trình hoạch định các
chính sách quản lý kinh tế xã hội ở địa phương mà còn là phương tiện để nâng
cao chất lượng hoạt động quản lý.
Ở nước ta trong khoảng 10 đến 15 năm gần đây nhiều ngành kỹ thuật cấp
nhà nước cũng đã quan tâm ứng dụng những kỹ thuật này; trong đó có ngành
Trắc địa Bản đồ, Tài nguyên và Môi trường. Tuy nhiên, việc đưa những tiến
bộ này vào thực tế sản xuất ở cấp cơ sở còn rất ít và còn mang tính thăm dò,
bỡi vì chưa có nhiều chứng minh và thuyết phục về tính ưu việt của nó trong
công tác quản lý và về hiệu quả kinh tế toàn diện.


13

Giải pháp tích hợp viễn thám và GIS trong xây dựng bản đồ HTSDĐ và
đánh giá biến động sử dụng đất là việc làm cần thiết nhằm phát huy thế mạnh
của kỹ thuật này và đó cũng là đề tài của luận văn được chọn; từng bước góp
phần đưa kỹ thuật viễn thám và GIS vào thực tiễn công tác để thuyết phục và
thay thế dần các phương pháp truyền thống như một số tỉnh đã làm.
1.2 TỔNG QUAN VỀ NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI
1.2.1 Hiện trạng ứng dụng viễn thám ở Việt Nam
Hầu hết các nước trên thế giới đều áp dụng ảnh vệ tinh để xây dựng và
cập nhật dữ liệu không gian cho GIS; với chất lượng của ảnh vệ tinh ở
nhiều độ phân giải khác nhau đã cho phép xây dựng và cập nhật dữ liệu
không gian để thành lập nhiều loại bản đồ ở nhiều tỷ lệ khác nhau trong đó
có bản đồ HTSDĐ. Theo các nghiên cứu thống kê trên thế giới, lợi ích
mang lại từ việc tích hợp viễn thám và GIS trong nhiều lónh vực quản lý sẽ
tiết kiệm rất lớn về thời gian và nhân lực trong công tác điều tra, đo đạc,

thu thập và cập nhật dữ liệu [22].
Ở nước ta, công nghệ viễn thám và GIS tuy còn non trẻ nhưng cũng đã
được nhiều ngành, nhiều người quan tâm. Viễn thám bắt đầu được ứng
dụng từ những năm tám mươi và đã mang lại nhiều kết quả nhưng vẫn chưa
đáp ứng được các yêu cầu đa dạng của thực tiễn. Ngành Địa chính đã
nghiên cứu ứng dụng GIS khá sớm trong việc quản lý đất đai, và nó đã tỏ
ra hết sức tiện lợi trong việc tự động hoá một số công việc của ngành.
Năm 2002 Tổng cục địa chính ( nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) đã
giao cho trung tâm viễn thám thực hiện dự án sản xuất thử về sử dụng ảnh
vệ tinh để thành lập bản đồ HTSDĐ cấp huyện tại huyện Ngọc Hiển, Đầm
Dơi, Cái Nước thuộc tỉnh Cà Mau. Qua đánh giá kết quả thử nghiệm cho


14

thấy ảnh vệ tinh SPOT5 đáp ứng được yêu cầu trong xây dựng bản đồ
HTSDĐ tỷ lệ 1/ 10.000 và 1/ 25.000 .
Các tỉnh vùng tây nguyên như Đắc Lắc, Gia Lai, Kon Tum đã ứng dụng
ảnh viễn thám và GIS vào các dự án “ Đánh giá đất phục vụ cho quy hoạch
sử dụng đất và phát triển bền vững” trong đó có công tác thành lập bản đồ
HTSDĐ tỷ lệ 1/ 100.000, 1/ 50.000 và 1/ 25.000 với ảnh Landsat 7ETM (
độ phân giải 30m-15m) các năm 2000, 2002; ảnh SPOT pan (độ phân giải
10m) năm 2002. Tiến độ công việc của dự án là khả quan, và khả năng tiến
tới sử dụng ảnh vệ tinh độ phân giải rất cao (IKNOS, QUICKBIRD) [19].
Trong các đợt tổng kiểm kê đất đai, vấn đề xây dựng bản đồ nền cho các
cấp còn gặp nhiều khó khăn về thời gian và nhân lực trong công tác biên
tập bản đồ. Trong những năm gần đây, công tác xây dựng bản đồ nền đã
được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau. Mới đây nhất Vụ đăng
ký và Thống kê đất đai thuộc Bộ Tài nguyên và Môi trường đã biên tập và
giới thiệu “ phương pháp sử dụng ảnh hàng không và ảnh viễn thám trong

công tác kiểm kê diện tích đất đai và xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng
đất năm 2005”. Điều này khẳng định tính khả thi, tính hiệu quả, tính chính
xác, tính đầy đủ, tính đồng nhất và độ tin cậy qua các kết quả nghiên cứu
của việc khai thác nguồn tư liệu này.
Để đáp ứng được nhu cầu phát triển của đất nước trong thời kỳ công
nghiệp hoá, hiện đại hóa, Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ( nay là
Bộ Khoa học và Công nghệ) 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”.
Bên cạnh các dự án tổng thể về ứng dụng viễn thám và GIS, các lónh
vực như khí tượng, địa chất_khoáng sản thì viễn thám trở thành một công


15

cụ đắc lực trong công tác điều tra, khảo sát đo đạc các điều kiện tự nhiên,
tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trường. Kết quả các công trình nghiên
cứu đã làm giàu thêm về cơ sở dữ liệu và phương pháp luận trong nghiên
cứu các dự án.
Nhìn chung việc ứng dụng viễn thám và GIS ở nước ta bước đầu đã có
nhiều kết quả đáng kể. Tuy vậy, việc ứng dụng còn ở quy mô nhỏ, tản mạn
về chủ đề; chưa định hướng được nhiệm vụ lâu dài. Các dự án còn có tính
thử nghiệm chưa được ứng dụng rộng rãi và có hệ thống.Thực tế viễn thám
ở nước ta chưa giải quyết triệt để những vấn đề thực tiễn đặt ra nhằm đáp
ứng công tác quản lý nhà nước ở tầm vó mô về các vấn đề quan trọng như
quản lý tài nguyên thiên nhiên, quản lý về quy hoạch sử dụng đất. Việc
truyền bá và ứng dụng viễn thám và GIS vào các công việc của các cơ
quan địa phương ơ nước ta có thể nói chưa được đặt đúng vị trí quan trọng
của nó. Mặc dù đã có nhiều nỗ lực của các cơ quan quản lý nhà nước và rất
nhiều lực lượng tham giavào hoạt động phát triển viễn thám và GIS và kết

quả đã có nhiều nhận thức đúng đắn về tầm quan trọng của việc ứng dụng
viễn thám và GIS trong việc hỗ trợ công tác quản lý nhà nước và công tác
nghiệp vụ chuyên ngành nhưng vẫn còn một khoảng cách lớn giữa nhận
thức và ứng dụng thực tế.
1.2.2 Nhu cầu ứng dụng viễn thám trong thực tiễn.
Đại hội Đảng Cộng sản Việt Nam lần thứ IX đã đề ra chiến lược phát
triển kinh tế xã hội 2001-2010 cùng với mục tiêu và nhiệm vụ kế hoạch 5
năm 2001-2005 trong đó nhiệm vụ trung tâm là phát triển kinh tế.
Trong nghị quyết hội nghị lần thứ 9 của Ban chấp hành trung ương khoá
IX cũng khẳng định một trong những nhiệm vụ trong hơn hai năm còn lại
của nhiệm kỳ đại hội IX rằng: “Đổi mới một cách cơ bản cơ chế quản lý và


16

tổ chức hoạt động khoa học và công nghệ; lấy sự phát triển nhanh, hiệu
quả và bền vững của đất nước làm mục tiêu chủ yếu của hoạt động khoa
học và công nghệ” .
Để đạt được mục tiêu đại hội IX đề ra một trong những nhiệm vụ đặt ra
cho các cơ quan quản lý nhà nước và các cơ quan quy hoạch cần phải có
chiến lược xây dựng và cung cấp kịp thời các thông tin liên quan đến tài
nguyên thiên nhiên, môi trường, khí tượng-thuỷ văn, kinh tế – xã hội trên
phạm vi từng vùng hay cả nước.
Đối với lónh vực an ninh quốc phòng, nước ta có đường biên giới cùng
vơi các nước khác vừa trên đất liền vừa đường biển, nhu cầu về việc đáp
ứng kịp thời các thông tin này là vô cùng quan trọng nhằm đáp ứng kịp thời
ngăn chặn mọi biến cố có thể xảy ra cho các nhà chiến lược quân sự.
Do thực trạng ứng dụng viễn thám ở Việt Nam còn ở mức thấp so với thế
giới thậm chí so với các nước trong khối ASEAN nên các nhu cầu vẫn chưa
được đáp ứng đầy đủ. Nhiệm vụ ứng dụng viễn thám trong giai đoạn 20012010 cũng đã được xác định trong “ Đề án tổng thể về ứng dụng và phát

triển công nghệ viễn thám ở Việt Nam” bao gồm:
a. Ứng dụng công nghệ viễn thám trong công tác khí tượng thuỷ văn và
điều tra, khảo sát tài nguyên, trước hết là tài nguyên khoáng sản, tài
nguyên rừng, tài nguyên đất, cũng như công tác bản đồ trên phạm vi toàn
quốc.
Nước ta là một trong những nước khu vực châu Á nằm trong vùng có khí
tượng và thời tiết khắc nghiệt và biến động (nhất là các tỉnh trung bộ và
bắc trung bộ) như bão, lũ lụt, áp thấp nhiệt đới v.v…Việc ứng dụng viễn
thám trong hàng thập niên qua đã tỏ ra là phương pháp hiệu quả nhất trong


17

công tác dự báo. Trong tương lai vẫn là phương pháp đi đầu cho công tác
dự báo bão, áp thấp nhiệt đới.
Trong công tác nghiên cứu địa chất, tìm kiếm thăm dò khoáng sản có
ích, đo vẽ chụp ảnh từ vũ trụ, dự đoán tìm kiếm nước ngầm. . . bằng phương
pháp viễn thám đã nói lên ý nghóa của viễn thám với địa chất trong giai
đoạn phát triển hiện tại và đặc điểm của chúng trong tương lai theo phạm
vi hoàn thiện của công nghệ và trình độ nghiên cứu. Từ những khả năng
nhận được những hình ảnh với tỷ lệ khác nhau, việc thành lập các bình đồ
và bản đồ ảnh địa chất là khả năng thực tế để làm chi tiết hoá, làm sáng tỏ
và kiểm tra những bản đồ đã được thiết lập từ trước. Việc ứng dụng viễn
thám trong nghiên cứu địa chất đặc biệt hữu hiệu đối với những vùng núi
cao hiểm trở mà các phương pháp truyền thống khó có thể đạt được mức độ
chi tiết về những thông tin và độ chinh xác như mong muốn.
Đối với ngành Tài Nguyên và Môi Trường, trong công tác quy hoạch sử
dụng đất để bảo vệ tài nguyên đất, tài nguyên rừng nhằm phát triển kinh tế
bảo vệ môi trường theo hướng phát triển bền vững, đã quy định 5 năm tiến
hành kiểm kê đất kiểm kê rừng trên phạm vi toàn quốc để theo dõi việc sử

dụng đất và rừng và những biến động của nóvới việc thành lập hàng loạt
các loại bản đồ chuyên đề trong đó có bản đồ HTSDĐ. Tuy nhiên việc theo
dõi biến động mang tính cập nhật thường xuyên vẫn chưa thể thực hiện
được trên phạm vi rộng .
Giải pháp duy nhất có tính khả thi là việc ứng dụng rộng rãi và thường
xuyên kỹ thuật viễn thám, cụ thể là sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh kết hợp với
điều tra khảo sát để nâng cao độ tin cậy của thông tin và dữ liệu.
Trong điều kiện đất nước vẫn còn nhiều khó khăn thì bản đồ địa hình là
tài liệu cơ sở cho nhiều lónh vực có sử dụng bản đồ vẫn chưa được cập nhật


18

kịp thời các thông tin. Phần lớn các bản đồ xuất bản đã khá lâu không còn
phù hợp với tốc độ phát triển kinh tế của các vùng như giao thông, thuỷ
lợi, và sự phát triển của các khu công nghiệp. Mặt khác cơ sở toán học của
bản đồ cũ không còn phù hợp cho các công tác định vị. Việc chuyển đổi hệ
toạ độ để sử dụng tạm thời từ hệ HN72 sang hệ VN2000 vẫn còn mang tính
chắp vá chưa thống nhất tư liệu từ trung ương đến địa phương. Để khắc
phục được vấn đề hiện chỉnh bản đồ địa hình các tỷ lệ mà hiện nay chưa có
điều kiện đo vẽ mới toàn bộ một cách hệ thống thì phương pháp sử dụng
ảnh vệ tinh vẫn được xem là tốt nhất, nhanh và rẻ tiền nhất.
b. Ứng dụng công nghệ viễn thám cho mục đích bảo vệ môi trường,
phòng chống thiên tai.
Song song với tốc độ phát triển kinh tế toàn diện công , nông nghiệp kể
cả vùng biển dẫn đến việc tác động mạnh đến môi trường mà các cơ quan
nhà nước chưa có nhiều điều kiện để kiểm soát và quản lý.
Trong nông nghiệp và lâm nghiệp việc chuyển đổi cây trồng và vật nuôi
và khai thác rừng không theo quy hoạch và kế hoạch phân bổ đất đai đã
phá vỡ sự cân bằng sinh thái và làm suy giảm chức năng bảo vệ môi trường

của rừng. Trong công nghiệp sự phát triển mạnh mẽ các nhà máy và khu
công nghiệp đã thải vào môi trường không khí một lượng khí thải độc hại
vượt tầm kiểm soát cuả các nhà quản lý. Với tốc độ xây dựng như hiện nay
trên cả nước việc khai thác cát trên các sông ngòi đã làm thay đổi dần các
dòng chảy và làm sạt lở các vùng bờ. Đối với vùng biển việc khai thác các
mỏ dầu và mỏ khí đốt một mặt tác động đến hệ sinh thái dưới lòng đại
dương, một mặt ảnh hưởng đến mặt nước vùng đại dương khi có sự cố tràn
dầu.


19

Tất cả các điều kiện tác động môi trường vừa nêu xảy ra trên diện rộng
và vào mọi thời điểm. Với khả năng giám sát trên những vùng rộng lớn và
chu kỳ quan sát là rất ngắn thì biện pháp dùng ảnh vệ tinh có thể đáp ứng
được các yêu cầu về giám sát môi trường và dự báo thiên tai mà không lệ
thuộc vào thời tiết.
c. Ứng dụng công nghệ viễn thám để phục vụ các chương trình phát triể
kinh tế-xã hội.
Khả năng của viễn thám trong việc theo dõi sự phát triển mùa màng
trong nông nghiệp, theo dõi sự tăng trưởng của cây trồng, dự đoán và dự
báo được năng suất lúa v. v. . . theo dõi phát hiện được những vùng cá ở đại
dương phục vụ cho việc khai thác và đánh bắt hải sản; quy hoạch phát triển
vùng, phát triển đô thị, xây dựng các công trình thuỷ điện v.v. . .đã cho khả
năng cung cấp thông tin cho các dự án phát triển kinh tế của quốc gia.
d. Ứng dụng viễn thám trong điều tra nghiên cứu về biển.
Bờ biển nước ta trải dài suốt từ Bắc chí Nam với hơn ba ngàn Km. Đây
là tài nguyên đặc biệt của nước ta mà chưa được nghiên cứu và khai thác
nhiều. Các chuyên đề nghiên cứu về biển rất đa dạng như: Các hải lưu,
nhiệt độ, độ mặn, các nguồn lợi hải sản.

Việc đo đạc và lập bản đồ đáy biển theo phương pháp truyền thống vẫn
chưa đạt được độ chính xác mong muốn. Sự phát triển của các rạn san hô
và sự xói mòn ngầm thường làm thay đổi hải đồ sau vài năm. Việc đo đạc
và lập bản đồ đáy biển có thể được lập bằng việc phân tích các tư liệu ảnh
vệ tinh như Landsat, ảnh Radar của bề mặt biển v.v… các nghiên cứu về
sóng có liên quan đến sự tương tác của không khí, giữa các khối nước, nhiệt
độ từng lớp nước v.v… hoăïc các nghiên cứu về độ sâu nước biển dựa vào sự
hấp thụ hoặc phản xạ hầu hết các dải sóng của quang phổ điện từ.


20

e. Ứng dụng viễn thám phục vụ các nhiệm vụ an ninh- quốc phòng.
Song song với công cuộc xây dựng kinh tế phát triển đất nước, việc bảo
vệ an ninh quốc gia toàn vẹn lãnh thổ cuả Tổ quốc là nhiệm vụ hàng đầu.
Trong thời đại hiện đại hoá quân sự trên thế giới, việc giám sát an ninh
quốc gia bằng những phương tiện từ xa như kỹ thuật viễn thám có tầm quan
trọng lớn. Đặc biệt với những quốc gia có bờ biển dài như nước ta càng có
ý nghóa hơn. Việc xử lý những dữ liệu vệ tinh để cung cấp nhanh cho hệ
thống quốc phòng nhằm có những quyết định đúng đắn trong chiến thuật,
chiến lược để bảo vệ vùng trời vùng biển và sự tòan vẹn lãnh thổ. Kỹ thuật
viễn thám hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu này.
f. Đẩy mạnh công tác nghiên cứu triển khai.
Những nhu cầu thực tiễn về viễn thám cần thiết phải được đẩy mạnh
công tác nghiên cứu và triển khai việc ứng dụng viễn thám. Tuỳ theo nhu
cầu cụ thể của từng lónh vực mà trong giai đoạn 2001-2010 cần tiến hành
các nghiên cứu nhằm ứng dụng có hiệu quả các loại tư liệu viễn thám.
Ngoài việc khai thác các phần mềm xử lý ảnh viễn thám, cũng cần đầu tư
phát triển thêm các phần mềm khác theo hướng liên kết giữa viễn thám,
GIS và định vị vệ tinh-GPS (Global Positioning System). Nghiên cứu thiết

kế chế tạo các thiết bị như trạm thu ảnh vệ tinh khí tượng, hệ thống cảm
biến (Sensor) và các thiết bị hỗ trợ khác. Xa hơn nữa, cần có kế hoạch phát
triển vệ tinh nhỏ nhằm đáp ứng ứng tốt nhất nhu cầu phát triển khoa học kỹ
thuật đảm bảo nhu cầu phát triển kinh tế bền vững và bảo đảm an ninh
quốc phòng.
1.2.3 Nhu cầu tích hợp viễn thám và GIS để xây dựng cơ ở dữ liệu.
Công tác ứng dụng viễn thám đơn thuần chỉ mới đáp ứng được các
nghiên cứu về bề mặt đất và lớp phủ của nó, chưa phát huy được những


21

phân tích không gian và chưa liên kết được những thuộc tính khác của các
đối tượng trên bề mặt đất của một vùng hay toàn bộ lãnh thổ và do đó chưa
đáp ứng được việc ra những quyết định của các nhà quản lý.
Trên thế giới đã sử dụng rộng rãi dữ liệu ảnh vệ tinh để cập nhật biến
động đất và thành lập các loại bản đồ chuyên đề. Chu kỳ cập nhật tuỳ theo
mức độ phát triển của mỗi nước. Với sự đa dạng về độ phân giải của ảnh
vệ tinh màbản đồ cũng được thành lập ở nhiều tỷ lệ khác nhau. Ngày nay
với loại ảnh vệ tinh độ phân giải cao 1m - 5m hoặc nhỏ hơn nữa có thể
thành lập được bản đồ chuyên đề tỷ lệ 1/ 5000 đạt được độ chính xác mong
muốn.
Tổng cục Địa chính (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) cũng đã có
những thử nghiệm về công tác thành lập bản đồ HTSDĐ một số huyện của
tỉnh Cà Mau phục vụ quy hoạch sử dụng đất, Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn cũng ứng dụng viễn thám và GIS để thành lập các bản đồ
chuyên đề phục vụ các dự án “ Đánh giá đất phục vụ cho quy hoạch sử
dụng đất và phát triển bền vững”. Tuy nhiên mô hình tích hợp viễn thám
và GIS trong cập nhật dữ liệu, thành lập bản đồ chuyên đề và đánh giá
biến động sử dụng đất vẫn còn phải được nghiên cứu kỹ lưỡng để lập quy

trình ứng dụng phục vụ các ngành khoa học.
Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường _ UBND Tp Hồ Chí Minh cũng
đã có đề tài “ Nghiên cứu hệ thống tích hợp viễn thám & GIS trong xây
dựng cơ sở dữ liệu không gian phục vụ quản lý đô thị” dưới sự chủ trì của
TS Lê Văn Trung ( Trường ĐHBK Tp HCM )và Ths Lâm Đạo Nguyên (
Phòng Tin học & Viễn thám_ Phân Viện Vâït lý Tp HCM) cũng nhằm phục
vụ công tác triển khai dự án HCMGIS trong quản lý đô thị và theo dõi biến
động HTSDĐ.


22

Nếu có những nghiên cứu sâu về độ chính xác tư liệu ảnh vệ tinh trong
công tác thành lập bản đồ HTSDĐ và mô hình tích hợp với GIS sẽ mang lại
nhiều hiệu quả kinh tế trong công tác quản lý đất đai và đánh giá biến
động sử dụng đất. Đồng thời đưa việc ứng dụng viễn thám vào thực tiễn
công tác ngõ hầu đuổi kịp trình độ ứng dụng viễn thám ở khu vực và trên
thế giới trong thời kỳ phát triển kinh tế của nước ta hiện nay.
Nhu cầu tích hợp viễn thám và GIS trong xây dựng cơ sở dữ liệu là nhân
tố quan trọng có tính quyết định để đẩy mạnh ứng dụng và phát triển công
nghệ viễn thám và GIS vừa rút ngắn thời gian điều tra, đo đạc thu thập dữ
liệu vừa ứng dụng kỹ thuật mới trong công tác quản lý đất đai, thành lập
bản đồ chuyên đề và nâng cao trình độ nhân lực tham gia điều khiển khai
thác hệ thống viễn thám và GIS [22].
1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
1. Nghiên cứu khả năng tích hợp dữ liệu dựa trên cơ sở lý thuyết của viễn
thám và GIS.
2. Vai trò của việc tích hợp viễn thám và GIS trong việc lập bản đồ HTSDĐ
và phân tích biến động sử dụng đất.
3. Xây dựng mô hình tích hợp viễn thám và GIS, xây dựng quy trình đánh

giá biến động sử dụng đất thông qua việc xây dựng bản đồ HTSDĐ .
4. Áp dụng quy trình đề xuất để xây dựng bản đồ HTSDĐ huyện Duyên Hải,
tỉnh Trà Vinh ( tỷ lệ 1/ 50.000 ), tiếp theo đánh giá biến động sử dụng đất
trên cơ sở phân tích đánh giá hai bản đồ HTSDĐ được thành lập ở hai thời
điểm thu nhận ảnh vệ tinh ( năm 2001 và năm 2004 ) của khu vực huyện
Duyên Hải.


23

1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
∗ Tư liệu : Nguồn ảnh vệ tinh hiện nay khá phong phú và ở nhiều cấp độ
phân giải khác nhau. Mô hình tích hợp được nghiên cứu có thể áp dụng
cho việc lập bản đồ HTSDĐ các cấp để phục vụ cho công tác đánh giá
biến động sử dụng đất. Tuy nhiên, trong điều kiện có giới hạn về tư liệu
của phòng Địa Tin Học – Viễn Thám, Phân viện Vật Lý Tp HCMù phù
hợp với tư liệu bản đồ HTSDĐ hiện có của khu vực áp dụng ( bản đồ
HTSDĐ cấp huyện tỷ lệ 1/ 25.000, và cấp tỉnh tỷ lệ 1/ 50.000 ), trong
luận văn này chọn ảnh vệ tinh Landsat độ phân giải 15m - 30m được thu
nhận ở hai thời điểm năm 2001 và năm 2004 để thực hiện. Với nguồn tư
liệu này hoàn toàn phù hợp cho việc lập bản đồ HTSDĐ cấp tỉnh tỷ lệ 1/
50.000.
∗ Khu vực nghiên cứu : Do thời gian và khả năng có hạn, không thể đối
soát kiểm tra thực địa trên địa bàn toàn tỉnh Trà Vinh cho phần ứng dụng
nên đề tài chọn một huyện là Duyên Hải, nơi có nhiều đặc điểm biến động
sử dụng đất do thiên nhiên và do tác động chủ quan của con người làm
phạm vi ứng dụng thành lập bản đồ HTSDĐ. Kết quả ứng dụng mang tính
lý thuyết và minh hoạ nhiều hơn cho đề tài nghiên cứu, nhưng vẫn đảm bảo
tính khả thi của mô hình.
1.5 TRÌNH TỰ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Nội dung đề tài dược chia làm 3 phần : Phần mở đầu nêu lên những lý do
chọn đề tài và xác định mục tiêu của đề tài cùng những vấn đề liên quan
nằm ở chương I. Phần tiếp theo là những cơ sở lý thuyết về bản đồ HTSDĐ,
viễn thám và GIS ở chương II và chương III. Đây là nền tảng khoa học về sự
tương thích dữ liệu, xác định dữ liệu không gian và thuộc tính đầu vào cho
bước tiếp theo thiết lập mô hình tích hợp giữa hai công nghệ viễn thám và


24

GIS ở chương IV. Đây là phần chính của luận văn định hướng thực hiện bằng
phương pháp hiện đại khác với các phương pháp truyền thống trên sở sự phát
triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin.
Phần II của luận văn ứng dụng của mô hình vào thực tiễn và những kết
quả ứng dụng để minh hoạ cho mô hình và quy trình tích hợp đã nghiên cứu
đề xuất được thể hiện ở các chương V, VI và VII.
Trình tự thực hiện đề tài dược thể hiện theo sơ đồ sau