Sử dụng viễn thám đa thời gian phân tích xu hướng đô thị hoá của các tỉnh đông nam bộ

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

TRẦN SĨ NAM

SỬ DỤNG VIỄN THÁM ĐA THỜI GIAN PHÂN
TÍCH XU HƯỚNG ĐƠ THỊ HỐ CỦA CÁC
TỈNH ĐƠNG NAM BỘ
Chun ngành : Bản đồ, Viễn thám và Hệ thông tin địa lý
Mã số ngành: 60 44 76

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2009


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Hồ Đình Duẫn

Cán bộ chấm nhận xét 1: ................................................................................................................................

Cán bộ chấm nhận xét 2: ................................................................................................................................

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày 06 tháng 01 năm 2009.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng

năm 2008

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Trần Sĩ Nam

Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 28/11/1978

Nơi sinh: Thừa Thiên Huế

Chuyên ngành: Bản đồ, Viễn thám, hệ thống thông tin địa lý MSHV: 01006240
1. TÊN ĐỀ TÀI:
SỬ DỤNG VIỄN THÁM ĐA THỜI GIAN PHÂN TÍCH XU HƯỚNG ĐƠ
THỊ HỐ CỦA CÁC TỈNH ĐƠNG NAM BỘ.
2. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Phân loại và đánh giá biến động các loại hình sử dụng đất của khu vực nghiên cứu
với các giai đoạn năm 1989-2001-2006.
- Đánh giá q trình phát triển khơng gian đơ thị hoá theo mốc thời gian cụ thể từ
năm 1989-2001-2006.
- Trên cơ sở q trình phát triển đơ thị trong q khứ, dự đốn xu thế và khuynh
hướng phát triển đơ thị và đơ thị hố của khu vực nghiên cứu trong tương lai.

3. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/01/2008
4. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/11/2008
5. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. HỒ ĐÌNH DUẪN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CN BỘ MƠN
QL CHUN NGÀNH

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

tháng

năm

TRƯỞNG KHOA QUẢN LÝ NGÀNH


i

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học cao học ngành hệ thống thơng tin địa lý, khố 2006 năm
học 2006 - 2008 tại Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh và đặc biệt
trong thời gian thực hiện luận văn, tơi đã nhận được sự hướng dẫn, đóng góp nhiệt
tình về nội dung khoa học của luận văn từ của TS. Hồ Đình Duẫn.
Xin cảm ơn các anh chị ở Trung tâm Viễn thám và Hệ thông tin địa lý - Viện
Địa lý Tài nguyên Thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là ThS. Lâm Đạo Nguyên đã

tần tình hướng dẫn và tạo điều kiện giúp đỡ về tư liệu ảnh viễn thám để giúp hoàn
thành luận văn này
Ngoài ra tơi cũng nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô Bộ môn Địa
Tin học - Trường Đại học Bách khoa Tp. Hồ Chí Minh và các học viên cùng lớp
GIS khoá 2006.
Với sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình trên tinh thần khoa học nghiêm túc, cộng
với nỗ lực của bản thân trong điều kiện vừa học tập, nghiên cứu vừa phải hồn
thành cơng việc của một người cơng chức, tơi đã cố gắng hồn thành được luận văn
cao học ngành Bản đồ, Viễn thám và hệ thống thông tin địa lý.
Cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các nhà khoa học, giáo
viên và các bạn cùng học đã giúp tôi hồn thành luận văn này.Tơi xin cam đoan
danh dự về cơng trình khoa học này là của mình.
Xin chân thành cảm ơn


ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Cùng với sự phát triển và tăng trưởng về kinh tế xã hội thì mở rộng đơ thị và
đơ thị hố là hai yếu tố luôn đi song hành với nhau. Trong công tác quản lý quy
hoạch phát triển đơ thị thì cơng tác dự báo được xu hướng phát triển về mặt không
gian, cũng như xu hướng đơ thị hố là một trong những yêu cầu quan trọng.
Viễm thám với ảnh đa thời gian kết hợp với hệ thông tin địa lý cho phép lập
được bản đồ biến động các loại hình sử dụng đất qua các giai đoạn trong quá khứ.
Với kết quả đạt được từ phân loại ảnh viễn thám, sử dụng các phương pháp phân
tích chồng lớp của hệ thơng tin địa lý để tìm ra các quy luật, xu hướng đã phát triển
và mở rộng đô thi trong quá khứ làm căn cứ để dự báo xu hướng đô thị hoá trong
tương lai.
Trong luận văn này sử dụng ảnh viễn thám đa thời gian tại các thời điểm là các
năm 1989-2001-2006 với khu vực nghiên cứu nằm thuộc ba tỉnh trong tam giác

kinh tế trọng điểm là Bình Dương, Đồng Nai, Thành phố Hồ Chí Minh thuộc Miền
Đơng Nam Bộ có tốc độ phát triển kinh tế cao và đơ thị hoá nhanh.
Kết quả đạt được là các bản đồ phân loại sử dụng đất của các năm 1989-20012006 với tỉ lệ 1:100.000, đồng thời qua việc phân tích xu hướng phát triển bành
trướng mở rộng của đô thị trong q khứ dự báo xu hướng đơ thị hóa của khu vực
nghiên cứu cho các năm 2010 và 2015.


iii

ABSTRACT
Along with the social-economic development and growth, spatial urban
expansion and urbanization are two elements that alway go together. In urban
planning management, the task of forecasting the spatial expansion trend, as well as
trends of urbanization is one of the most important requirements.
Multi-date

Remote

Sensing

imageries

associated

with

geographic

information systems allows us to map changes in land use over the periods in the
past. With the results achieved from classified the Remote Sensing images, using

the methods of analysis of Geographical Information Systems (GIS) we can find out
the rules, the trends of urbanization in the past, and use it as the basis to forecast
trends of urbanization in the future.
This study uses satellite images of the years 1989-2001-2006 with the
research area encompassing three provinces located in the triangle key economy is
Binh Duong, Dong Nai, Ho Chi Minh of Mien Dong Nam Bo region, an area that
has fast economic development and rapid urbanization.
Results achieved are classified maps of land use in the years 1989-2001-2006
with the scale of 1:100.000; also, the trend analysis of urban development in the
past can help predict the trend of urbanization of the study area of research for the
period 2010-2015.


iv

MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn...................................................................................................................................................................
Tóm tắt luận văn thạc sĩ ....................................................................................................................................
Mục lục...........................................................................................................................................................................
Danh mục hình vẽ sơ đồ....................................................................................................................................
Danh mục các bảng biểu

.................................................................................................................................

Danh mục các phụ lục..........................................................................................

Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................................................ 01
1.1. Đặt vấn đề - lý do thực hiện đề tài
1.2. Mục tiêu của đề tài

........................................................................................

01

............................................................................................................................

02

1.3. Tiềm năng ứng dụng của đề tài ................................................................................................ 03
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

.........................................................................................

03

1.5. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................................................ 03
1.6. Phương pháp nghiên cứu

..............................................................................................................

05

1.7. Ý nghĩa khoa học của luận văn ................................................................................................ 06
Phần 2. Tổng quan ................................................................................................................................... 07
2.1. Tổng quan về viễn thám

................................................................................................................

2.1.1. Khái niệm về viễn thám

............................................................................................................

2.1.2. Các ứng dụng viễn thám tại Việt Nam

..........................................................................

07
07
08

2.2. Hệ thông tin địa lý............................................................................................................................... 08
2.2.1. Khái niệm về hệ thông tin đại lý

........................................................................................

08

2.2.2 Những thuận lợi và ứng dụng của GIS ............................................................................. 09
2.3. Liên kết tư liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý ........................................................ 10
2.4. Khái niệm về đô thị ........................................................................................................................... 11
2.5. GIS và viễn thám ứng dụng trong nghiên cứu đô thị .............................................. 12


v
2.5.1 Xác định và mơ tả diện tích đất đơ thị .............................................................................. 14
2.5.2. Phân tích và phân loại đất đơ thị

........................................................................................

14

2.5.3. Đo đạc và theo dõi những tính chất vật lý và mơi trường đất
độ thị

....................................................................................................................................................................................

14

2.5.4. Phân tích những số liệu đặc trưng của kinh tế xã hội của đô
thị ............................................................................................................................................................................................ 15
2.5.5.Theo dõi , quan sát ghi nhận những sự thay đổi và tăng trưởng
của đất đô thị theo thời gian ............................................................................................................................... 16
2.6. Sơ lược các cơng trình nghiên cứu có liên quan ......................................................... 16
2.6.1 Các cơng trình áp dụng cho Việt Nam

............................................................................

16

2.6.2 Các cơng trình áp dụng cho ngồi nước ......................................................................... 19
2.6.3 Nhận xét chung về các cơng trình đã nghiên cứu..................................................... 21
2.7. Giới thiệu sơ lược về vùng Đơng Nam Bộ ....................................................................... 22
2.7.1 Vị trí địa lý ............................................................................................................................................. 22
2.7.2 Tình hình kinh tế xã hội ............................................................................................................. 23
2.7.3. Tình hình sử dụng đất .................................................................................................................. 24
2.7.5. Những hạn chế và thách thức ................................................................................................. 25

Phần 3. Cơ sở khoa học sử dụng ảnh viễn thám trong phân loại
sử dụng đất và phân tích biến động ........................................................................................................ 26

3.1. Vai trị viễn thám trong lập và phân loại sử dụng đất ............................................. 26
3.2. Các loại hình sử dụng đất
3.3. Quy trình thực hiện

...........................................................................................................

27

...........................................................................................................................

28

3.3. Phân tích ảnh viễn thám

................................................................................................................

3.3.1. Kỹ thuật chỉnh sửa và khơi phục hình ảnh

.................................................................

29
29

3.3.2. Tăng cường chất lượng ảnh .................................................................................................... 29
3.3.3. Ứng dụng histogram

....................................................................................................................

3.3.4. Các thuật toán biến đổi giữa các ảnh

..............................................................................

29
30


vi
3.3.4.1. Biến đổi tạo ảnh tỷ số ............................................................................................................. 30
3.3.4.2 Biến đổi tạo ảnh dựa trên chỉ số thực vật NDVI (Normalized
Difference Vegetation Index)............................................................................................................................. 30
3.3.4.3. Chỉ số TVI ( Transform Vegetation Index) ............................................................ 31
3.3.4.4. Chỉ số VSW (Vegetation – Soil- Water index).................................................... 31
3.3.5. Xử lý ảnh và giải đoán ảnh ...................................................................................................... 32
3.3.6 Chọn vùng mẩu và lấy mẫu

.....................................................................................................

33

3.3.7. Phân tích thành phần chính

....................................................................................................

34

.....................................................................................................................................

34

3.3.8. Phân loại ảnh

3.4. Phân tích biến động sử dụng đất

.............................................................................................

38

3.4.1 Tổng quan các phương pháp phân tích biến động .................................................. 38
3.4.1.1Phương pháp trừ ảnh

................................................................................................................

38

3.4.1.2 Phương pháp tạo ảnh tỷ số .................................................................................................... 38
3.4.1.3 Phương pháp so sánh biến động sau phân loại ...................................................... 39
3.4.2 Ma trận biến động sử dụng đất giữa các năm .............................................................. 40

Phần 4. Ứng dụng ảnh viễn thám đa thời gian của khu vực
nghiên cứu để phân loại sử dụng đất và phân tích biến động .......................................... 42
4.1.Khu vực nghiên cứu ............................................................................................................................ 42
4.1.1 Vị trí địa lý

...........................................................................................................................................

4.1.2 Diện tích dân số

................................................................................................................................

42

43

4.1.3 Địa hình địa mạo .............................................................................................................................. 44
4.1.4 Khí hậu

....................................................................................................................................................

44

4.1.4 Đặc điểm kinh tế xã hội ............................................................................................................... 45
4.2. Thành lập bản đồ phân loại đất áp dụng cho khu vực nghiên cứu ................. 45
4.2.1 Nguồn tài liệu sử dụng .................................................................................................................. 45
4.2.2. Cơ sở toán học và độ chính xác............................................................................................ 47
4.2.3. Kết quả q trình thực hiện

....................................................................................................

48


vii
4.2.3.1.Kết quả các chỉ số thống kê.................................................................................................. 48
4.2.3.2.Tạo ảnh tỉ số NDVI..................................................................................................................... 50
4.2.3.3.Kết quả phân tích thành phần chính ............................................................................... 50
4.3 Kết quả tiến hành phân loại

........................................................................................................

51

4.3.1 Kết quả phân loại sử dụng đất năm 1989 ...................................................................... 52
4.3.2 Kết quả phân loại sử dụng đất năm 2001 ...................................................................... 54
4.3.3 Kết quả phân loại sử dụng đất năm 2006 ...................................................................... 56
4.4.Kết quả phân tích biến động

........................................................................................................

59

4.4.1 Sự thay đổi các loại hình sử dụng đất từ 1989-2001

............................................

59

4.4.2 Sự thay đổi các loại hình sử dụng đất từ 2001-2006

............................................

61

Phần 5. Xu hướng phát triển đơ thị hố của khu vực nghiên cứu

.................

64

5.1. Khái niệm đơ thị hố ........................................................................................................................ 64
5.2. Tác động đơ thị hố

.........................................................................................................................

5.3. Các khái niệm về mơ hình phát triển đô thị

..................................................................

66

...............................................................

66

.....................................................................................

67

5.3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến phát triển đơ thị
5.3.2 Các loại mơ hình phát triển đơ thị

65

5.4. Các số liệu về dân số của khu vực nghiên cứu
5.4.1 Số liệu dân số năm 1989-2001-2006

...........................................................

68

................................................................................

68

5.4.2.Dự báo số liệu dân số năm 2010-2015 ............................................................................ 69
5.5.Q trình phát triển đơ thị của khu vực nghiên cứu.................................................... 71
5.6. Dự báo và xu hướng đơ thị hố

..............................................................................................

5.7. Đề xuất mơ hình và hướng phát triển đô thị
Kết luận

.................................................................

79

...............................................................................................................................................................

82

Kiến nghị

.............................................................................................................................................................

Danh mục tài liệu tham khảo
Phụ lục

75

84

...............................................................................................................

85

.................................................................................................................................................................

87


viii

DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ

Trang
Hình 1.1 Giới hạn khu vực nghiên cứu

.......................................................................................

Hình 2.1 Sơ đồ các tỉnh Miền Đơng Nam Bộ

........................................................................

04
22

Hình 3.1 Quy trình thực hiện lập bàn đồ từ ảnh viễn thám .......................................... 28
Hình 3.2 Chỉ số PVI thể hiện ở biểu đồ NRI-read .............................................................. 31
Hình 3.3 Mối quan hệ giữa VSW trên biểu đồ NRI-red ............................................... 32
Hình 3.4 Quy trình phân lọai thực phủ từ ảnh vệ tinh .................................................... 36
Hình 4.1 Sơ đồ, vị trí khu vực nghiên cứu ................................................................................ 42

Hình 4.2 khu vực nghiên cứu .............................................................................................................. 43
Hình 4.3 Ảnh tại thời điểm 16/01/1989

......................................................................................

46

Hình 4.4 Ảnh tại thời điểm 15/04/2001

......................................................................................

46

Hình 4.5 Ảnh tại thời điểm 24/02/2006

......................................................................................

46

Hình 4.6 Kết quả chỉ số thống kê ảnh năm 1989

.................................................................

48

Hình 4.7 Kết quả chỉ số thống kê ảnh năm 2001

.................................................................

49

Hình 4.8 Kết quả chỉ số thống kê ảnh năm 2006

.................................................................

49

Hình 4.9 Kết quả tổ hợp các kênh với NDVI và tổ hợp kênh gốc

.......................

50

Hình 4.10 Kết quả tổ hợp kênh gốc và tổ hợp PCA ......................................................... 50
Hình 4.11 Kết quả chỉ số thống kê sau khi phân tích PCA ảnh 1989 .................... 51
Hình 4.12 Kết quả sau khi phân loại của ảnh năm 1989 ................................................ 52
Hình 4.13 Biểu đồ cơ cấu phân lọai sử dụng đất năm 1989 ........................................ 53
Hình 4.14 Kết quả phân loại sử dụng đất năm 1989

.........................................................

54

Hình 4.15 Biểu đồ cơ cấu phân lọai sử dụng đất năm 2001 ........................................ 55
Hình 4.16 Kết quả phân loại sử dụng đất năm 2001

.........................................................

56

Hình 4.17 Biểu đồ cơ cấu phân lọai sử dụng đất năm 2006 ......................................... 57
Hình 4.18 Kết quả phân loại sử dụng đất năm 2001

.........................................................

58


ix
Hình 4.19 Biểu đồ thay đổi diện tích các lọai đất qua các năm

..............................

58

Hình 5.1 Các loại mơ hình đơ thị dạng chuỗi .......................................................................... 66
Hình 5.2 Biểu đồ dân số qua các năm 1989-2001-2006

................................................

68

..................................................................

60

...................................................................................

71

Hình 5.3 Biểu đồ dự kiến dân số đến năm 2015
Hình 5.4 Biểu đồ diện tích qua các năm

Hình 5.5 Biều đồ diện tích đơ thị qua các năm....................................................................... 71
Hình 5.6 Diện tích đơ thị năm 1989

..............................................................................................

73

Hình 5.7 Diện tích đơ thị năm 2001 ................................................................................................ 73
Hình 5.8 Diện tích đơ thị năm 2002 ................................................................................................ 73
Hình 5.9 Q trình phát triển đơ thị ................................................................................................ 73
Hình 5.10 Phát triển đơ thị 1989-2001 .......................................................................................... 75
Hình 5.11 Phát triển đơ thị 2001-2006 .......................................................................................... 75
Hình 5.12 Biểu đồ dự kiến đất đơ thị tới 2015

......................................................................

76

Hình 5.13 Biểu đồ dự kiến diện tích đất đơ thị và dân số tới 2015 ........................ 76
Hình 5.14 Dự kiến các khu vực phát triển đô thị .................................................................. 77
Hình 5.15 Hướng phát triển khơng gian đơ thị trong khu vực Bình
Dương-Đồng Nai- TP. Hồ Chí Minh

.........................................................................................................

Hình 5.16 Đề xuất hướng phát triển khơng gian đơ thị

..................................................

78
80

Hình 5.17 Dự báo diện tích đất đơ thị năm 2010 .................................................................. 81
Hình 5.18 Dự báo diện tích đất đơ thị năm 2015 .................................................................. 81


x

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Trang
Bảng 3.1 Ma trận tương quan .......................................................................................................... 40
Bảng 4.1 Loại ảnh viễn thám dùng trong luận văn

........................................................

46

Bảng 4.2 Ma trận đáng giá kết quả phân loại năm 1989 ............................................. 53
Bảng 4.3 Ma trận đáng giá kết quả phân loại năm 2001 ............................................. 55
Bảng 4.4 Ma trận đáng giá kết quả phân loại năm 2006 ............................................. 57
Bảng 4.5 So sánh kết quả phân lọai đất qua các giai đoạn ........................................ 59
Bảng 4.6 Ma trận biến động các lọai sử dụng đất từ 1989-2001 .......................... 60
Bảng 4.7 Bảng tỉ lệ % tăng giảm từng loại đất từ năm 1989-2001 .................... 61
Bảng 4.8 Ma trận biến động các lọai sử dụng đất từ 2001-2006 .......................... 62
Bảng 4.9 Bảng tỉ lệ %tăng giảm từng loại đất từ năm 2001-2006

.....................

63

Bảng 5.1 Dân số khu vực nghiên cứu trong năm 1989-2001-2006 .................... 69


xi

DANH MỤC PHỤ LỤC
Trang
Phụ lục 1 Hình ảnh mẫu kiểm tra thực địa

.............................................................................

88

Phụ lục 2 Bản đồ phân loại đất năm 1989 ............................................................................... 89
Phụ lục 3 Bản đồ phân loại đất năm 2001 ............................................................................... 90
Phụ lục 4 Bản đồ phân loại đất năm 2006 ............................................................................... 91
Phụ lục 5 Bản đồ phát triển đô thị trong quá khứ ............................................................... 92


1

Phần 1.
MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề - lý do thực hiện đề tài:
Việt Nam là một nước đang phát triển trong q trình cơng nghiệp hố, hiện

đại hố đất nước, và cũng như các quốc gia khác, cùng với quá trình cơng nghiệp hố
ln đi kèm q trình đơ thị hố. Đây là q trình biến đổi rộng lớn và sâu sắc để
chuyển phần lớn dân số từ nông nghiệp lạc hậu vào các thành phố công nghiệp và
dịch vụ hiện đại. Song song đó cũng là q trình phát triển, mở rộng hệ thống và quy
mô không gian các đô thị. Trong những năm cuối thế kỷ 20 đầu thế kỷ 21, Việt Nam
thực sự đang trên con đường đơ thị hố ngày càng mạnh mẽ với mức độ phát triển đơ
thị rất cao. Tuy nhiên tình trạng phát triển nhanh mà khơng có quy hoạch dài lâu cũng
xảy ra phổ biến ở các tỉnh- thành phố trong cả nước.
Đặc biệt với vùng kinh tế trọng điểm Miền Đông Nam Bộ song song với sự
năng động trong quá trình phát triển kinh tế là mức độ đơ thị hố ngày càng tăng cao,
có thể nói đơ thị hóa ở khu vực này diễn ra liên tục với tốc độ thay đổi hằng ngày. Đơ
thị hố q nhanh nếu khơng kiểm sốt và định hướng trước sẽ làm khơng gian đô thị
trở nên đông đúc, ngột ngạt và lộn xộn có thể dẫn đến q trình phát triển đơ thị sẽ
khơng mang tính bền vững, lâu dài. Để điều phối và kiểm sốt sự phát triển đơ thị
phát triển theo hướng bền vững, thì cơng tác dự báo và định hướng không gian phát
triển đô thị là công việc cần thiết. Tuy nhiên, việc định hướng sao cho đô thị sẽ phát
triển theo hướng nào về mặt không gian là một thách thức không nhỏ đối những
người làm công tác quản lý đô thị. Công việc này nếu làm bằng phương pháp truyền
thống sẽ rất tốn thời gian và chi phí. Hiện nay với sự phát triển mạnh của cơng nghệ
viễn thám và hệ thông tin địa lý đã giúp giải quyết được một phần yêu cầu trên. Bằng
cách sử dụng viễn thám đa thời gian để phân tích sự biến động của sử dụng đất tại các
khu vực đô thị tại các thời điểm cụ thể trong quá khứ, kết hợp với các số liệu thống kê


2

để dự báo và đề xuất xu hướng phát triển khơng gian đơ thị trong tương lai và khi đó
có thể kiểm soát cũng như định hướng cho sự phát triển đó.
Viễn thám với những ưu điểm như vùng quan sát rộng, thu nhận dữ liệu thông
tin về lớp phủ thực vật mà không cần tiếp xúc trực tiếp, đồng thời trong cùng một khu

vực nghiên cứu ảnh thu từ vệ tinh có chu kỳ chụp lập lại theo thời gian do đó rất
thuận lợi cho việc phân tích xử lý những biến động thay đổi của lớp phủ thực vật đã
diễn ra trong quá khứ.
Với việc sử dụng ảnh viễn thám đa thời gian kết hợp với hệ thông tin địa lý
(GIS) để lập nên bản đồ biến động sử dụng đất tại các đô thị và dựa vào đó cho ta
thấy được q trình đơ thị hố về mặt không gian và thời gian diễn ra như thế nào
(quy mô ra sao, hướng nào là hướng phát triển chính,..). Đồng thời cho phép người
quản lý giám sát được q trình biến động và phát triển đơ thị qua các giai đoạn trong
quá khứ. Từ đó có thể dự đốn được xu hướng phát triển của đơ thị hố trong tương
lai.
Xuất phát từ những yêu cầu thực tiễn đó, nhằm tạo thêm một kênh thông tin
cung cấp cho các nhà quản lý và thực hiện công tác quy hoạch có nhiều hướng lựa
chọn, để dư báo và định hướng sự phát triển không gian đô thị được hợp lý, tạo nền
tảng cho sự tăng trưởng kinh và phát triển xã hội bền vững, tác giả đã để xuất
nghiên cứu đề tài “Sử dụng viễn thám đa thời gian phân tích xu hướng đơ thị
hố của các tỉnh Miền Đơng Nam Bộ”.
1.2. Mục tiêu của đề tài:
Thành lập được biểu đồ q trình đơ thị hố, từ đó phân tích và dự đốn xu
hướng phát triển đơ thị hố của một khu vực có tốc độ phát triển, đơ thị hố nhanh
và điển hình của vùng Đồng Nam Bộ phục vụ cho việc định hướng phát triển quy
hoạch không gian đô thị, mục tiêu cụ thể gồm:
- Lập bản đồ các loại hình sử dụng đất của khu vực nghiên cứu với các mốc
thời gian là năm 1989-2001-2006.
- Phân tích biến động các loại hình sử dụng đất trong giai đoạn 1989-20012006.


3

- Phân tích, đánh giá q trình phát triển đất đơ thị và đơ thị hố theo mốc
thời gian cụ thể từ năm 1989-2001-2006.

- Dự đoán xu thế và khuynh hướng đơ thị hố về mặt phát triển mở rộng
khơng gian đô thị của khu vực nghiên cứu trong tương lai .
1.3. Tiềm năng ứng dụng của đề tài:
Sử dụng ảnh viễn thám đa thời gian trong việc dự báo xu hướng đơ thị hố,
hướng phát triển và mở rộng không gian đô thị sẽ là một kênh thông tin nữa cũng
cấp dữ liệu cho các nhà quy hoạch thực hiện nhiệm vụ của mình được tốt, gần với
xu thế phát triển và mở rộng trong tương lai hơn.
Ứng dụng chủ yếu phục vụ cho các nhà làm công tác quy hoạch, quản lý đơ thị
hoặc các người ra chính sách về quy hoạch dự đoán trước được các xu hướng phát
triển và mở rộng không gian đô thị sẽ xảy ra của việc đơ thị hố như: hướng phát
triển đơ thi hố, q trình hình thành và phát triển của đô thị, những khu vực nào
thuận lợi cho đô thị hoá, những khu vực nào cần hạn chế và cần phải chuẩn bị
những gì để đơ thị hố diễn ra như ý muốn.
1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu: Quá trình biến động các loại hình sử dụng đất quá các
thời kỳ cụ thể là năm 1989-2001-2006; Q trình đơ thị hố, khuynh hướng đơ thị
hoá trong tương lai, xu hướng mở rộng và phát triển không gian đô thị.
Phạm vi khu vực nghiên cứu: Giới hạn trong phạm vi bao gồm khu vực các
huyện thị giáp ranh với nhau thuộc một phần diện tích đất của 3 tỉnh thành là tỉnh
Bình Dương, tỉnh Đồng Nai và Thành phố Hồ Chí Minh với tổng diện tích là
203.780 ha. Trong đó thuộc Bình Dương 4 huyện thị (trong tổng số 7 huyện- thị),
thuộc tỉnh Đồng Nai có thành phố Biên Hồ (trong tổng số 11 huyện thành) và
thuộc Thành phố Hồ Chí Minh gồm 21 quận huyện (trong tổng số 24 quận huyện).
Lý do chọn khu vực nghiên cứu: Đây là khu vực có tốc độ phát triển kinh tế
khá cao, tốc độ đơ thị hố nhanh, tập trung nhiều khu công nghiệp- khu chế xuất.
Khu vực này là gồm một phần diện tích của ba tỉnh thành quan trọng tiêu biểu cho
sự phát triển của khu vực Đông Nam Bộ.


4

Hình 1.1 Giới hạn khu vực nghiên cứu.
Giới hạn về mục tiêu: Mục tiêu nghiên cứu giới hạn trong việc lập bản đồ
phân loại sử dụng đất trong các giai đoạn 1989-2001-2006, trong đó chủ yếu vào
q trình phát triển và bành trướng đất đô thị để tạo cơ sở đưa ra dự báo có tính chất
định tính về hướng phát đô thị và mở rộng không gian đô thị trong tương lai. Giai
đoạn 1989-2001-2006 là các mốc thời gian tiêu biểu cho sự phát triển mở rộng của
đất đô thị của khu vực nghiên cứu.
1.5 .Nội dung nghiên cứu:
Trên cơ sở mục đích nghiên cứu đã được xác định, nội dung nghiên cứu tập
trung vào các vấn đề sau.:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết tìm hiểu về viễn thám, GIS và sự kết hợp giữa
chúng trong việc phân tích các dữ liệu từ ảnh viễn thám để thành lập bản đồ sử dụng
đất đô thị.
- Nghiên cứu các thuật giải và chương trình giải đốn ảnh để phân tích dữ
liệu về lớp phủ thực vật.
- Nghiên cứu lý thuyết các chỉ tiêu về đơ thị hóa, tốc độ đơ thị hố.
- Nghiên cứu để đánh giá sự thay đổi của các loại hình sử dụng đất qua các
giai đoạn phát triển thông qua kỹ thuật thông tin viễn thám


5

- Thành lập được bản đồ biến động các loại hình sử dụng đất theo các
phương pháp phân loại thơng tin của viễn thám tại thời điểm thu ảnh.
- Trên cơ sở bản đồ biến động đất thành lập bản đồ biến động đất đô thị theo
thời gian.
- Thành lập biểu đồ tốc độ đơ thị hóa
- Phân tích mối liên quan giữa sự biến động đất đô thị với sự đơ thị hố từ đó
đưa ra dự đốn xu hướng phát triển đơ thi hố, hướng phát triển mở rộng không

gian đô thị ở tương lai của khu vực lựa chọn nghiên cứu.
1.6. Phương pháp luận nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu theo tài liệu: tập hợp tư liệu, lựa chọn phương pháp
phân tích dữ liệu của viễn thám phù hợp cho vùng nghiên cứu.
Phương pháp phân tích thống kê: sử dụng phương pháp này để phân tích thống
kê các số liệu về kinh tế xã hội, dân số, hiện trạng sử dụng đất v.v. có liên quan.
Phương pháp phân loại ảnh: phần mềm xử lý và phân loại ảnh là ENVI. dựa
trên phương pháp phân loại cổ điển là phân loại gần đúng ( Maximum Likelihood
Classifier-MLC) trên dữ liệu ảnh đã phân tích thành phần chính. Quy trình phân loại
được dựa trên quy trình của TS.Lê Văn Trung, Viễn thám, Nhà xuất bản Đại học
Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2005.
Phương pháp phân tích khơng gian: xác định phép phân tích khơng gian thích
hợp để giải quyết bài dự đốn xu hướng phát triển đơ thị hố. Sử dụng phần mềm
Arcview để phân tích chồng lớp khơng gian với các chức năng như: clip, intersect,
union, Merge. Trên cơ sở chồng lớp các lớp đất đô thi qua các giai đoạn phát triển để
xác định các quy luật phát triển từ đó dự báo xu hướng bành trướng đơ thị và đơ thị
hố.
Phương pháp tổng hợp: dùng để tổng hợp báo cáo dữ liệu dân số và đưa ra dự
báo.
Phương pháp ngoại suy: dùng để dự báo các số liệu dân số và số liệu về diện
tích đất trong tương lai.


6

Phương pháp phân tích định tính: phân tích các số liệu một cách khái quát,
không định lượng cụ thể, chủ yếu đánh giá các tính chất của vấn đề.
1.7 Ý nghĩa khoa học của luận văn.
Dự đoán được xu hướng đơ thị hố của các tỉnh thành có sự tăng trưởng kinh
tế là một trong những yêu cầu cấp thiết, vì nó sẽ giúp cho cho các nhà quản lý

hoạch định chính sách tốt hơn để đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao về phát triển
đô thị.
Việc nghiên cứu ứng dụng viễn thám đang mang tính phổ biến tồn cầu đối
với việc quan sát biến động sử dụng đất và thực phủ. Đặc biệt là phân tích đánh giá
hiện trạng sử dụng đất tại các thời điểm thuộc về q khứ. Với tầm quan sát vĩ mơ
và có tính cập nhật liên tục về thời gian của dữ liệu ảnh vệ tinh có thể giúp cho các
nhà quản lý có thể phát hiện và dự báo ra những bất thường về việc sử dụng đất đô
thị cũng như biến động của nó. Từ đó người quản lý có thể sử dụng những ảnh vệ
tinh có độ phân giải cao hơn để phân tích chi tiết những thay đổi đó và dự báo các
xu hướng thay đổi, mở rộng và phát triển trong tương lai.


7

Phần 2.
TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về Viễn thám
2.1.1 Khái niệm về Viễn thám
Viễn thám được định nghĩa như một khoa học và cơng nghệ mà nhờ nó các
tính chất của vật thể quan sát được xác định đo đạc hoặc phân tích mà khơng cần
tiếp xúc trực tiếp với chúng.
Vào năm 1956, người ta đã tiến hành thử nghiệm khả năng ảnh máy bay
trong việc phân loại và phát hiện kiểu thực vật. Thuật từ viễn thám được sử dụng ở
Mỹ vào những năm 1960 bao hàm cả các lĩnh vực như đo ảnh, giải đoán, ảnh địa
chất. Ngày 23/7/1972, nước Mỹ đã phóng thành cơng vệ tinh nhân tạo Landsat đầu
tiên mang đến khả năng thu nhận thông tin có tính tồn cầu.
Các tính chất của vật thể có thể được xác định thông qua các năng lượng bức
xạ hoặc phản xạ vật thể. Viễn thám là một công nghệ nhằm xác định và nhận biết
đối tượng hoặc các điều kiện môi trường qua những đặc trưng riêng về phản xạ và

bức xạ.
Sóng điện từ hoặc được phản xạ hoặc được bức xạ từ vật thể thường là
nguồn gốc tư liệu chủ yếu trong viễn thám. Tuy nhiên những dạng năng lượng khác
như từ trường, trọng trường cũng có thể được sử dụng để khai thác thông tin.
Bức xạ điện từ truyền năng lượng điện từ trên cơ sở dao động của trường
điện từ trong không gian hoặc trong lịng vật chất. Q trình lan truyền của sóng
điện từ tuân theo định luật Maxwell. Bức xạ điện từ vừa có các tính sóng, vừa có
tính chất hạt.
Tất cả các vật thể đều phản xạ, hấp thụ, phân tích và bức xạ sóng điện từ
bằng các cách thức khác nhau và các đặc trưng này là các đặc trưng phổ. Giải phổ
sử dụng trong viễn thám bắt đầu từ vùng cực tím (0.3-0.4 micromet) sóng ánh sáng
(0.4-0.7micromet), gần sóng ngắn sóng hồng nhiệt. Khi bức xạ điện từ tương tác với


8

vật chất thì các nguyên tử trên bề mặt của vật chất sẽ có sự thay đổi trạng thái. Sự
thay đổi trạng thái này phụ thuộc vào tính chất và trạng thái vật lý của nó dẫn đến
các bề mặt vật chất đó hoặc hấp thụ, phản xạ hoặc cho sóng điện từ truyền qua.
Viễn thám có thể được phân lọai thành các loại cơ bản dựa theo bước sóng
mà loại viễn thám đó sử dụng:
-

Viễn thám trong giải sóng nhìn thấy và hồng ngoại.

-

Viễn thám hồng ngoại nhiệt

-

Viễn thám siêu cao tần.

2.1.2 Các ứng dụng viễn thám tại Việt Nam:
Viễn thám được ứng dụng vào rất nhiều các lĩnh vực thuộc các ngành nghề
nghiên cứu khác nhau, tuy nhiên ở Việt Nam tập trung vào các lãnh vực sau:
- Ứng dụng cơng nghệ viễn thám trong cơng tác khí tượng và điều tra khảo
sát tài nguyên, trước hết là tài nguyên khóang sản, tài nguyên rừng, tài nguyên đất,
tài nguyên nước cũng như trong công tác bản đồ trên phạm vị tịan quốc.
- Ứng dụng cơng nghệ viễn thám cho mục đích giám sát bảo vệ mơi trường
và phịng chống thiên tai.
- Ứng dụng công nghệ viễn thám để phục vụ cho các chương trình phát triển
kinh tế xã hội.
- Ứng dụng công nghệ viễn thám trong điều tra nghiên cứu biển.
2.2. Hệ thông tin địa lý
2.2.1 .Khái niệm về hệ thông tin địa lý
Hệ thông tin địa lý GIS (Geographic Information System) ra đời và phát triển
vào những năm 1960 và ngày càng thể hiện tính ưu việt. Đến nay, GIS đã được ứng
dụng vào hầu hết các lĩnh vực hoạt động kinh tế xã hội như: địa chất, giao thông
vận tải, quản lý đô thị, cơ sở hạ tầng đô thị, y tế, nông nghiệp, môi trường, quản lý
tài chính. Ngồi ra GIS cịn cho phép các lĩnh khoa học khác được phép kết hợp và
tích hợp vào GIS như viễn thám, GPS,..v.v.
Có thể hiểu một hệ thống thông tin địa lý GIS (Geographic Information
System) là một cơng cụ dựa trên máy tính dùng cho việc thành lập bản đồ và phân


9

tích các đối tượng tồn tại và các sự kiện xảy ra trên trái đất. Cơng nghệ GIS tích
hợp giữa các thao tách trên cơ sở dữ liệu như: đưa các câu hỏi truy vấn (query),

phân tích thống kê (statistical analysis) với việc thể hiện và các phép phân tích địa
lý. Những khả năng đó của GIS đã phân biệt GIS với các hệ thống khác và tạo cho
nó một giá trị đến từng cá nhân, khu vực công cộng để giải thích các sự kiện, dự báo
kết quả và lên kế hoạch chiến lược.
Sự khác biệt của GIS so với các hệ thống thông tin khác là khả năng xử lý dữ
liệu khơng gian của nó. Chức năng xử lý này có thể sử dụng cho dữ liệu phi khơng
gian ( thuộc tính ) trong GIS để trả lời câu hỏi về thế giới thực. Một hệ thông tin địa
lý cho phép thực hiện một các đa dạng các kỹ thuật mơ hình hóa và các chức năng
trợ giúp người sử dụng GIS trong q trình phân tích dữ liệu.
Các cơng việc mà GIS có thể thực hiện được:
- Thực hiện các phép tốn hỏi đáp và phân tích không gian (Perform
Geographic Queries anh Analysis)
- Cải tiến các mối liên hệ giữa các tổ chức ( Improve Organizational
Intergration)
- Đưa ra các quyết định tốt hơn: GIS là hệ thống giúp ra quyết định tốt hơn
bằng cách đưa ra các cơng cụ hỗ trợ q trình ra quyết định (cơng cụ hỏi đáp, phân
tích và bản đồ hố các thơng tin).
- Thành lập bản đồ: Bản đồ có một vị trí đặt biệt trong GIS. Q trình thành
lập bản đồ với GIS sẽ linh hoạt hơn hiều so với quá trình làm bản đồ bằng tay theo
phương pháp truyền thống.
2.2.2 Những thuận lợi và ứng dụng của GIS
Thuận lợi của GIS là :
- Làm tăng độ tinh cậy của phần cứng như: số hoá, máy scan, hiển thị đồ họa
và máy vẽ cho việc nhập, xử lý và xuất dữ liệu địa lý, điều này giải thích một phần
cho việc phát triển của GIS.


10

- Đưa nhiều chức năng mới cho người sản xuất bản đồ và người sử dụng bản

đồ so với bản đồ giấy truyền thống, đây là một trong những lý do chính cho sự
thành cơng của GIS.
- Có thể thao tác dễ dàng, hiệu quả để trả lời cho các câu hỏi và yêu cầu của
người sử dụng trong thời gian nhanh nhất.
- Đối với các người sử dụng, họ có thể làm việc đồng thời với cùng một cơ
sở dữ liệu địa lý.
Vì GIS được thiết kế như một hệ thống chung để quản lý dữ liệu khơng gian,
nó có rất nhiều ứng dụng trong việc phát triển đơ thị và môi trường tự nhiên như
quy hoạch đô thị, quản lý nhân lực, nông nghiệp, điều hành hệ thống cơng ích, lộ
trình, nhân khẩu, bản đồ, giám sát vùng biển, cứu hỏa và bệnh tật. Trong phần lớn
lĩnh vực này, GIS đóng vai trị như là một cơng cụ hỗ trợ quyết định cho việc lập kế
hoạch hoạt động.
- Những ứng dụng đặc trưng trong lĩnh vực môi trường như: Sự ơ nhiễm,
thời tiết, khí hậu, nghiên cứu các tiến trình nhân - hệ quả, đánh giá mơi trường, kế
hoạch bảo tồn môi trường.
- Những ứng dụng trong lĩnh vực thủy văn: xây dựng các bản đồ ngập lụt,
các hệ thống hỗ trợ đáp ứng nhanh phục vụ phòng chống thiên tai, dự báo bão, ngập
lụt,..v.v.
- Những ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp như giám sát thu hoạch, quản
lý sử dụng đất, dự báo hàng hoá, nghiên cứu đất trồng, kế hoạch tưới tiêu, kiểm tra
nguồn nước.
- Những ứng dụng trong lĩnh vực y tế như phân tích nghiên cứu các dịch
bệnh nguyên nhân bộc phát và lây lan bệnh tật trong cộng đồng .
- Ứng dụng trong cơng tác quản lý quy hoạch cơng trình, tìm kiếm quy hoạch
các vùng đất, điều chỉnh ranh giới, phân tích địa bàn hoạt động tội phạm.
2.3. Liên kết tư liệu viễn thám và hệ thông tin địa lý
Đối với người sử dụng các kết quả đầu ra của viễn thám đơi khi họ khơng
thấy hài lịng nếu như chỉ được các kết quả hiển thị trên màn hình hoặc các dữ liệu

11

in ra dưới dạng giấy. Ví dụ bản thân bản đồ biến động lớp phủ được thành lập từ tư
liệu viễn thám đa thời gian sẽ khơng có đủ thơng tin để trả lời câu hỏi tại sao có
những biến động như vậy. Để trả lời câu hỏi trên ta thấy chồng lớp bản đồ lên lớp
dân cư hay hiện trạng sử dụng đất. Hơn nữa trong một số bài toán phân loại tư liệu
viễn thám chúng ta sẽ đạt được kết quả chính xác hơn nếu được các thơng tin địa lý
bổ trợ. Để được liên kết dữ liệu được thuận lợi các dữ liệu thông tin địa lý cần được
lưu trữ dưới dạng số và đưa về cùng một hệ tọa độ đồng nhất, các dữ liệu số phải ở
các dạng có khả năng cho phép chồng phủ lên nhau nghĩa là tương đối đồng nhất về
mặt hình học như raster với raster chứ không thể xử lý trực tiếp dữ liệu vector với
raster hoặc quatree. Như vậy về cơ bản việc liên kết dữ liệu được thực hiện thơng
qua hai dạng đó là phân tích tổng hợp và chồng phủ dữ liệu.
2.4 Khái niệm về đô thị
Đô thị là nơi tập trung đông đúc dân cư, chủ yếu là lao động phi nông
nghiệp, họ sống và làm việc theo phong cách và lối sống thành thị. Đó là lối sống
được đặc trưng bởi các đặc điểm: có nhu cầu về tinh thần cao, tiếp thu nền văn minh
của nhân loại nhanh chóng, có đầu tư cơ sở kết cấu hạ tầng kinh tế - xã hội đầy đủ
và thuận tiện [11].
Đô thị là một khu vực địa lý có mật độ dân số cao hơn bình thường và là nơi
tiến hành các hoạt động kinh tế không gắn trực tiếp với đất đai. Người ta thường
xác định khu vực đơ thị bằng ba tiêu chuẩn chính là quy mô dân số, chức năng đô
thị và không gian kiến trúc phong cảnh (hay mật độ dân cư )[11].
Các khu vực đơ thị hình thành bởi nhiều lý do khác nhau: phịng vệ, tơn giáo,
quản lý hành chính, kinh tế… nhưng quan trọng nhất cho sự tồn tại và phát triển đô
thị là lý do kinh tế. Nhu cầu của con người ngày càng tăng cao. Lao động nông
nghiệp chuyển sang hoạt động thương mại, trao đổi hàng hoá, phát triển tiểu thủ
công nghiệp cho đến phát triển sản xuất công nghiệp dịch vụ. Những người đầu tiên
sống ở đô thị là tầng lớp tiểu thương, nhà sản xuất nhỏ, quan lại, quân đội và tăng
lữ.

Ở nước ta, theo Nghị định 72/2001/NĐ-CP ngày 05/10/2001 của Chính phủ