Sử dụng ảnh viễn thám landsat xây dựng bản đồ biến động nhiệt độ tại huyện quế võ tỉnh bắc ninh giai đoạn 1990 2018

LỜI CẢM ƠN
Để đánh giá năng lực và kết quả của mỗi sinh viên sau khi kết thúc học
tập tại trƣờng Đại học Lâm Nghiệp, đồng thời giúp sinh viên chứng tỏ đƣợc khả
năng làm quen với thực tiễn mỗi sinh viên cần hồn thành tốt một chun đề
hoặc khóa luận tốt nghiệp.
Với sự nhất trí của khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi trƣờng và môi
trƣờng, ngành Quản lý tài nguyên thiên nhiên tôi tiến hành thực hiện khóa luận:
“Sử dụng ảnh viễn thám Landsat xây dựng bản đồ biến động nhiệt
độ tại huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh giai đoạn 1990-2018”
Sau thời gian làm việc khẩn trƣơng, nghiêm túc, dƣới sự giúp đỡ và tạo
điệu kiện của nhà trƣờng, sự hƣớng dẫn tận tình của thầy giáo Tiến sĩ: Nguyễn
Hải Hịa, chính quyền và nhân dân xã Phù Lƣơng, huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh
cùng với bạn bè và gia đình. Nhân dịp hồn thành luận văn tốt nghiệp tơi xin
bày tỏ lịng cảm ơn tới nhà trƣờng, khoa Quản lý tài nguyên rừng và môi
trƣờng,Ủy ban nhân dân xã Phù Lƣơng và ngƣời dân huyện Quế Võ đã tạo điều
kiện thuận lợi giúp đỡ tôi trong q trình thu thập số liệu cần thiết để hồn thành
khóa luận. Đặc biệt tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hƣớng dẫn: Tiến
sĩ Nguyễn Hải Hịa đã tận tình chỉ bảo tơi trong suốt q trình thực hiện khóa
luận tốt nghiệp.
Mặc dù khóa luận đã hoàn thành nhƣng do thời gian và năng lực bản thân
cịn nhiều hạn chế nên khóa luận khơng tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy tơi
rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp từ thầy cơ giáo và bạn bè để khóa
luận này đƣợc hồn thiện hơn.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 11 tháng 05 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Đào Văn Thao

i

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i
MỤC LỤC ............................................................................................................. ii
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................. vi
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 1
PHẦN I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................................... 2
1.1. Khái niêm GIS và viễn thám .......................................................................... 2
1.2. Lịch sử hình thành và phát triển của GIS và viễn thám ................................. 3
1.2.1. Trên thế giới ................................................................................................ 3
1.2.2. Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS tại Việt Nam ................................ 5
1.3. Ứng dụng ảnh Landsat trong nghiên cứu lớp phủ thực vật và nhiệt độ........ 7
1.3.1. Trên thế giới ................................................................................................ 7
1.3.2. Tại Việt Nam ............................................................................................... 8
PHẦN II MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...... 10
2.1. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................... 10
2.1.1. Mục tiêu chung .......................................................................................... 10
2.1.2. Mục tiêu cụ thể .......................................................................................... 10
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 10
2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu................................................................................ 10
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 10
2.3. Vật liệu nghiên cứu ...................................................................................... 10
2.3.1. Dữ liệu ảnh ................................................................................................ 10
2.3.2. Dữ liệu bổ trợ ............................................................................................ 10
2.3.3. Dụng cụ, thiết bị ........................................................................................ 11
2.4. Nội dung nghiên cứu .................................................................................... 11
2.4.1. Nghiên cứu thực trạng nhiệt độ và lớp phủ thực vật tại huyện Quế Võ,
Bắc Ninh……………………………………………………………………… 11

ii

2.4.2. Xây dựng bản đồ chuyên đề lớp phủ thực vật và bản đồ nhiệt độ tại huyện
Quế Võ, Bắc Ninh…………………………………………..………………….11
2. 4.3. Nghiên cứu biến động và nguyên nhân thay đổi nhiệt độ tại huyện Quế
Võ…………………………………………………………………………….. 11
2.4.4. Đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động của nhiệt độ tại khu vực nghiên cứu....... 11
2.5. Phƣơng pháp thực hiện nghiên cứu .................................................................. 11
2.5.1. Phƣơng pháp luận ...................................................................................... 11
2.5.2. Phƣơng pháp cụ thể ................................................................................... 12
2.5.3. Xây dựng phƣơng trình tƣơng quan thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ
với lớp phủ bề mặt……………………………………………………………. 21
2.5.4. Xác định nguyên nhân, đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động của sự gia
tăng nhiệt độ………………………………………………………………….. 21
PHẦN III ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN - DÂN CƢ - KINH TẾ - XÃ HỘI ............ 23
3.1. Điều kiện tự nhiên ........................................................................................ 23
3.1.1. Vị trí địa lý…………………………………………………………….. 24
3.1.2. Địa hình, địa mạo……………………………………………………… 24
3.1.3. Khí hậu………………………………………………………………… 25
3.1.4. Dân cƣ…………………………………………………………………. 26
3.1.5. Tình hình kinh tế ....................................................................................... 26
3.1.6. Lĩnh vực văn hoá xã hội ……………………………………………….31
CHƢƠNG IV KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN........................... 33
4.1. Thực trạng nhiệt độ và lớp phủ thực vật huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh .... 33
4.2. Xây dựng bản đồ lớp phủ thực vật và nhiệt độ bề mặt đất khu vực nghiên
cứu ....................................................................................................................... 35
4.2.1. Thực trạng lớp phủ thực vật các năm nghiên cứu ..................................... 35
4.3. Bản đồ biến động lớp phủ và biến động nhiệt độ các giai đoạn từ 1990-2018
............................................................................................................................. 44
4.3.1. Biến động nhiệt qua các giai đoạn nghiên cứu ......................................... 44

4.3.2. Biến động lớp phủ thực vật tại khu vực huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh 50
4.3.2. Nguyên nhân thay đổi giá trị nhiệt qua các giai đoạn nghiên cứu ………52
iii


4.3.3. Ảnh hƣởng của cơng nghiệp hóa đến biến động nhiệt độ bề mặt khu vực
nghiên cứu……………………………………………………………………. 52
4.4. Đề xuất giải pháp giảm thiểu ảnh hƣởng tiêu cực của quá trình cơng nghiệp
hóa ....................................................................................................................... 54
4.4.1. Giải pháp quy hạch tập trung, giải pháp xanh …………………………...55
4.4.2. Giải pháp giảm thiểu ảnh hƣởng tiêu cực của q trình cơng nghiệp hóa
lên nhiệt độ bề mặt ……………………………………………………………..56
CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ ..................................... 59
5.1. Kết luận ........................................................................................................ 59
5.2. Tồn Tại ......................................................................................................... 59
5.3. Kiến nghị ...................................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tóm tắt lƣợc sử phát triển viễn thám. .............................................. 3
Bảng 2.1. Dữ liệu ảnh viễn thám Landsat đƣợc sử dụng trong đề tài .............. 13
Bảng 2.2. Gán giá trị cho các đối tƣợng. .......................................................... 20
Bảng 4.1. Diện tích các phân vùng nhiệt bề mặt năm 2018. ............................ 33
Bảng 4.2. Diện tích các lớp đối tƣợng bề mặt huyện Quế Võ năm 2018. ....... 34
Bảng 4.3. Đánh giá độ chính xác của bản đồ hiện trạng sử dụng đất. ............. 39
Bảng 4.4. Diện tích các phân vùng nhiệt bề mặt năm 1990 ............................. 40
Bảng 4.5. Diện tích các phân vùng nhiệt bề mặt năm 1997. ............................ 41

Bảng 4.6. Diện tích các phân vùng nhiệt bề mặt năm 2004. ............................ 41
Bảng 4.7. Diện tích các phân vùng nhiệt bề mặt năm 2011. ............................ 42
Bảng 4.8. Sự thay đổi giá trị nhiệt độ từ năm 1990-2018. ............................... 43
Bảng 4.9. Diện tích các vùng biến động khu vực huyện Quế Võ giai đoạn 1999 –
1997 (ha). .......................................................................................................... 44
Bảng 4.10. Diện tích các vùng biến động khu vực huyện Quế Võ giai đoạn
1997-2004 (ha). ................................................................................................ 46
Bảng 4.11. Bảng diện tích các vùng biến động khu vực huyện Quế Võ giai đoạn
2004 -2011 (ha). ............................................................................................... 47
Bảng 4.12. Bảng diện tích các vùng biến động khu vực huyện Quế Võ giai đoạn
2011-2018 (ha) ................................................................................................. 49

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Địa điểm nghiên cứu: (a): Việt Nam, (b): Tỉnh Bắc Ninh, (c): Huyện
Quế Võ. .............................................................................................................. 23
Hình 4.1. Bản đồ hiện trạng nhiệt khu vực huyện Quế Võ, Bắc Ninh năm
2018...................... ................................................................................................. 33
Hình 4.2. Bản đồ thực trạng lớp phủ thực vật huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh năm
2018 ................................................................................................................... 34
Hình 4.3. Thực trạng lớp phủ thực vật huyện Quế Võ năm 1990. ................... 36
Hình 4.4. Thực trạng lớp phủ thực vật huyện Quế Võ năm 2004 ................... 36
Hình 4.5. Thực trạng lớp phủ thực vật huyện Quế Võ năm 2004 ................... 37
Hình 4.6. Thực trạng lớp phủ thực vật huyện Quế Võ năm 2011 ................... 37
Hình 4.7. Thực trạng lớp phủ thực vật huyện Quế Võ năm 2018: .................. 38
Hình 4.8. Sự thay đổi hoạt động sử dụng đất huyện Quế Võ 1990-2018. ........ 38
Hình 4.9. Nhiệt độ bề mặt khu vực huyện Quế Võ năm 1990. ......................... 40
Hình 4.10. Nhiệt độ bề mặt khu vực huyện Quế Võ năm 1997. ....................... 40

Hình 4.11. Nhiệt độ bề mặt khu vực huyện Quế Võ năm 2004. ....................... 41
Hình 4.12. Nhiệt độ bề mặt khu vực huyện Quế Võ năm 2011. ....................... 42
Hình 4.13. Biến động nhiệt khu vực huyện Quế Võ giai đoạn 1990-1997. ..... 44
Hình 4.14. Biến động nhiệt khu vực huyện Quế Võ giai đoạn 1997-2004. ..... 45
Hình 4.15. Biến động nhiệt khu vực huyện Quế Võ giai đoạn 2004-2011. ..... 47
Hình 4.16. Biến động nhiệt khu vực huyện Quế Võ giai đoạn 2011-2018. ..... 48
Hình 4.17. Biến động lớp phủ thực vật tại huyện Quế Võ giai đoạn 1990-1997. .... 50
Hình 4.18. Biến động lớp phủ thực vật tại huyện Quế Võ giai đoạn 1997-2004. ....50
Hình 4.19. Biến động lớp phủ thực vật tại huyện Quế Võ giai đoạn 2004-2011 .....51
Hình 4.20. Biến động lớp phủ thực vật tại huyện Quế Võ giai đoạn 2011-2018 .. 51

vi


ĐẶT VẤN ĐỀ
Thế kỷ 21 là thế kỷ của nền kinh tế mở, kinh tế hội nhập – giao lƣu tồn
cầu, chính là địn bẩy cho nền kinh tế của các nƣớc trên toàn thế giới phát triển.
Một trong số đó phải kể đến chính là Việt Nam, từ một nƣớc chủ yếu làm nông
nghiệp đã thực hiện cuộc cải cách: “Cơng nghiệp hóa đất nƣớc”, làm chuyển
dịch nền cơ cấu kinh tế từ nông nghiệp sang công nghiệp. Cuộc cải cách này
đem lại nhiều lợi ích lớn về mặt kinh tế cũng nhƣ cải thiện đời sống của ngƣời
dân nhƣng hệ quả để lại cũng vô cùng quan ngại. Đằng sau sự nghiệp “Cơng
nghiệp hóa” chính là ơ nhiễm khói bụi, ơ nhiễm mơi trƣờng do hoạt động sản
xuất, xây dựng của các khu công nghiệp, công ty, nhà máy,… Việc này ảnh
hƣởng trực tiếp đến sức khỏe của ngƣời dân. Q trình cơng nghiệp hóa diễn ra
đặt ra bài toán cho các nhà quản lý làm sao vừa hồn thành cuộc cải cách mà
khơng làm ơ nhiễm mơi trƣờng, ảnh hƣởng đến sức khỏe và đời sống của ngƣời
dân. Cơng nghiệp hóa diễn ra càng mạnh, bê tơng hóa bề mặt càng nhiều, nhiệt
độ bề mặt tăng lên chính là những vấn đề đƣợc quan tâm hàng đầu. Bắc Ninh là
một trong những tỉnh đi đầu cả nƣớc về cuộc cải cách” Cơng nghiệp hóa”, là

tỉnh có nhiều khu công nghiệp, nhà máy công ty nhiều nhất miền Bắc. Vì vậy,
việc kiểm sốt cơng nghiệp hóa ln là mục tiêu cũng nhƣ thách thức của tỉnh
Bắc Ninh.
Cùng với sự phát triển về mặt kinh tế chính là sự đi lên vƣợt bậc của
ngành khoa học, đặc biệt là cơng nghệ Viễn Thám, giúp con ngƣời có thể nghiên
cứu, theo dõi tự nhiên hàng ngày, vừa chính xác vừa tiết kiệm chi phí.
Chính vì vậy tơi tiến hành nghiên cứu “Sử dụng ảnh viễn thám Landsat
xây dựng bản đồ biến động nhiệt độ tại huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh giai
đoạn 1990-2018” nhằm theo dõi sự thay đổi của nhiệt độ cũng nhƣ đƣa ra
những giải pháp góp phần quản lý bền vững kinh tế- môi trƣờng.

1


PHẦN I
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái niêm GIS và viễn thám
 Các khái niệm về công nghệ viễn thám GIS
Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt
là GIS): Khái niệm hệ thống thông tin địa lý đƣợc hình thành từ ba khái niệm:
địa lý, thông tin, hệ thống.
+ Khái niệm “địa lý” (geographic) liên quan đến các đối tƣợng về
không gian: vật lý, văn hóa, xã hội …
+ Khái niệm “thơng tin” (information) đề cập đến khối lƣợng dữ liệu do
GIS quản lý bao gồm dữ liệu về thuộc tính và các đặc trƣng không gian của đối
tƣợng.
+ Khái niệm “hệ thống” (system) đề cập đến phƣơng thức tiếp cận của
GIS bao gồm các Modul đƣợc tích hợp thành hệ thống thống nhất và tồn vẹn,
giúp thuận lợi cho việc quản lý.
Cơng nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thƣờng nhƣ cấu

trúc hỏi đáp, các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý. Trong đó phép phân
tích địa lý và hình ảnh đƣợc cung cấp duy nhất từ các bản đồ. Những khả năng
này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho GIS có phạm vi
ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ phân tích các sự kiện, dự
đốn tác động và hoạch định chiến lƣợc.
Định nghĩa về viễn thám: Viễn thám là môn khoa học nghiên cứu việc đo
đạc, thu thập thông tin về một đối tƣợng, sự vật bằng cách sử dụng thiết bị đo
qua tác động một cách gián tiếp (ví dụ nhƣ qua các bƣớc sóng ánh sáng) với đối
tƣợng nghiên cứu. Viễn thám là phƣơng pháp thu nhận thông tin khách quan về
bề mặt trái đất và các hiện tƣợng trong khí quyển nhờ các bộ phận cảm biến
(sensors) đƣợc lắp đặt trên máy bay, vệ tinh nhân tạo, tàu vũ trụ hoặc đặt trên
các trạm quỹ đạo. Cơng nghệ viễn thám có khả năng giám sát sự biến đổi của tài
nguyên và môi trƣờng trên Trái đất do chu kỳ quan trắc lặp lại và liên tục về
cũng một đối tƣợng trên mặt đất của các máy thu viễn thám. Khả năng này cho
2


phép công nghệ viễn thám ghi lại đƣợc các biến đổi của tài nguyên và môi
trƣờng, đã giúp công tác giám sát, kiểm kê tài nguyên thiên nhiên và môi trƣờng
hiệu quả hơn.
1.2. Lịch sử hình thành và phát triển của GIS và viễn thám
1.2.1. Trên thế giới
Sự phát triển của kỹ thuật viễn thám gắn liền với sự phát triển của kỹ
thuật chụp ảnh. Năm 1858 G.F.Toumachon ngƣời Pháp đã sử dụng khinh khí
cầu bay ở độ cao 80 mét để chụp ảnh từ trên không, từ sự việc này mà năm 1858
đƣợc coi là năm khai sinh ngành kỹ thuật viễn thám. Trong 30 năm trở lại đây,
công nghệ viễn thám có sự phát triển vƣợt bậc và đƣợc ứng dụng trong nhiều
hoạt động kinh tế xã hội quan trọng nhƣ: điều tra cơ bản, khai thác và quản lý tái
nguyên, giảm sát và bảo vệ môi trƣờng, giảm nhẹ thiên tai, tổ chức và quản lý
lãnh thổ cũng nhƣ an ninh, quốc phịng. Nhờ đó mà kỹ thuật viễn thám có một vị

trí quan trọng trong chiến lƣợc phát triển lâu bền của mọi quốc gia.
Bảng 1.1. Tóm tắt lƣợc sử phát triển viễn thám.
Thời gian

Sự kiện

1800

Phát hiện ra tia hồng ngoại.

1839

Bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp ảnh đen trắng.

1847

Phát hiện cả phổ hồng ngoại và phổ nhìn thấy.

1850 -1860

Chụp ảnh từ khinh khí cầu.

1873

Xây dựng học thuyết về phổ điện từ.

1909

Chụp ảnh từ máy bay.

1910 - 1920

Giải đốn từ khơng trung.

1920 - 1930

Phát hiện ngành chụp và đo ảnh hàng không.

1930 - 1940

Phát triển kỹ thuật radar (Đức, Mỹ, Anh).

1940

Phân tích và ứng dụng ảnh chụp từ máy bay.

1950

Xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến vùng khơng nhìn thấy.

1950 - 1960

Nghiên cứu sâu về ảnh cho mục đích qn sự.

12/04/1961

Liên xơ phóng tàu vũ trụ có ngƣời lái và chụp ảnh trái đất từ
3

ngoài vũ trụ.
1960 - 1970

Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ viễn thám.

1972

Mỹ phóng vệ tinh Landsat – 1.

1970 - 1980

Phát triển mạnh mẽ phƣơng pháp xử lý ảnh số.

1980 - 1990

Mỹ phát triển thế hệ mới của vệ tinh Landsat.

1986

Pháp phóng vệ tinh SPOT vào quỹ đạo.

1990 đến nay

Phát triển bộ cảm thu đa phổ, tăng dải phổ và kênh phổ, tăng độ
phân giải bộ cảm. Phát triển nhiều kỹ thuật xử lý mới.
Nguồn: Nguyễn Khắc Thời và cộng sự.(2007)

Từ những thành công trong nghiên cứu trên vào ngày 23-7-1972 Mỹ đã
phóng vệ tinh nhân tạo Landsat đầu tiên mang đến khả năng thu nhận thơng tin
có tính tồn cầu về các hành tinh ( kể cả Trái Đất ) và môi trƣờng chung

uanh. Những máy đặt trên vệ tinh nhân tạo Trái Đất cung cấp thơng tin có tính
tồn cục về động thái của mây, lớp phủ thực vật, cấu trúc địa mạo, nhiệt độ và
gió trên bề mặt đại dƣơng . Do tốc độ di chuyển nhanh, độ phủ của ảnh vệ tinh
rất lớn nên việc theo dõi động thái của nhiều hiện tƣợng, đặc biệt là các hiện
tƣợng xảy ra trong khí quyển diễn ra vơ cùng thuận lợi. Sự tồn tại tƣơng đối lâu
của vệ tinh trên quỹ đạo cũng nhƣ khả năng lặp lại đƣờng bay của nó cho phép
theo dõi những biến đổi theo mùa, theo hàng năm và trong khoảng thời
gian tƣơng đối dài của các đối tƣợng trên mặt đất nhƣ sự biến đổi lớp băng trên
vùng cực, sự phát triển của sa mạc, nạn phá rừng, trồng rừng, sự biến đổi lịng
sơng vv...
Hiện nay trong viễn thám cơng nghệ số chiếm ƣu thế, các thông tin Viễn
thám đƣợc sử dụng kết hợp chặt chẽ với hệ thông tin địa lý (GIS) và hệ định vị
bằng vệ tinh (GPS) đã đem lại hiệu quả cao và làm cho công nghệ viễn thám
ngày càng thực sự đóng góp vai trị quan trọng trong phát triển kinh tế - xã hội
và đảm bảo an ninh quốc phịng. Để phát triển cơng nghệ viễn thám nói riêng và
cơng nghệ vũ trụ nói chung nhiều nƣớc đã thành lập cơ quan hàng không vũ trụ
quốc gia NASA của Mỹ, IKI của Nga, NASDA của Nhật Bản, CNES của Pháp,
CSA của Canađa ...cũng nhƣ trung tâm viễn thám quốc gia nhƣ ở Trung Quốc,
4


Canađa. Nhiều nƣớc trên thế giới đã thành lập các công ty viễn thám nhƣ công
ty SPOT của Pháp, RADARSAT của Canađa EOSAT của Mỹ. Các cơ quan
Hàng không vũ trụ liên quốc gia cũng đã đƣợc thành lập nhƣ Cơ quan Hàng
không vũ trụ Châu âu (ESA), Công ty hàng không quân sự và vũ trụ Châu âu
(EADS).... Trong khu vực Châu á, các nƣớc Nhật Bản, ấn Độ, Trung Quốc và
Hàn Quốc đã đạt đƣợc những thành tựu to lớn trong phát triển công nghệ
viễn thám. Trong khối ASEAN các nƣớc nhƣ nhƣ Thái Lan, Indonesia và
Singapore đã có các trạm thu ảnh vệ tinh, các tƣ liệu viễn thám đang đƣợc sử
dụng phổ biến và đã xây dựng đƣợc những cơ sở nghiên cứu và ứng dụng mạnh.

Các nƣớc thành viên mới nhƣ Lào, Mianma cũng đã bắt đầu tiếp cận với công
nghệ viễn thám. Đáng chú ý là nhiều quốc gia đang triển phát khắp các châu lục
đều đã hình thành những trung tâm viễn thám quốc gia, đóng vai trị nhƣ các cơ
quan chuyển giao kỹ thuật vào các mục đích điều tra tài nguyên thiên nhiên,
điều kiện tự nhiên và bảo vệ quản lý mơi trƣờng.
Trong vịng hơn thập kỷ gần đây kỹ thuật viễn thám đƣợc hồn thiện dần
dần khơng những với những thiết bị thu đặc biệt mà nhiều nƣớc dự kiến kế
hoạch sẽ phóng vệ tinh điều tra tài nguyên nhƣ Nhật, ấn Độ, các nƣớc Châu Âu,
đã chế tạo nhiều thiết bị thu (sensor) có độ phân giải cao nhƣ TM (Thematic
mapper ), rađa, hồng ngoại nhiệt, máy phổ kế tạo ảnh cho phép nâng số kênh
phổ lên hàng trăm kênh khác nhau. Tổ chức EOS dự định phóng vệ tinh mang
máy thu MODIS (100 kênh) và HIRIS (200 kênh) lên quỹ đạo. Nhiều phần mền
xử lý ảnh số đã ra đời làm cho nó thành một kỹ thuật quan trọng trong việc điều
tra điều kiện và đánh giá tài nguyên thiên nhiên quản lý và bảo vệ môi trƣờng.
Ngày nay tia Laze cũng bắt đầu đƣợc ứng dụng trong viễn thám. Hiện nay
nó đƣợc ứng dụng chủ yếu cho các mục đích nghiên cứu trong khí quyển, làm
bản đồ địa hình và nghiên cứu lớp phủ bề mặt bằng hiệu ứng huỳnh quang.
Viễn thám ngày nay đã cung cấp những thông tin tổng hợp hoặc những thông tin
tức thời để có thể khắc phục một loạt các vấn đề thiên tai, theo dõi sự biến động
của các tài nguyên hồi phục ( nƣớc, sinh vật ...).
1.2.2. Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS tại Việt Nam
5


Ở các nƣớc phát triển, kỹ thuật viễn thám là một trong các lĩnh vực khoa
học công nghệ đƣợc chú trọng phát triển hang đầu. Ở Việt Nam, kỹ thuật viễn
thám đã đƣợc đƣa vào sử dụng từ năm 1976 ( Viện điều tra Quy hoạch Rừng ).
Kết quả nghiên cứu các cơng trình khoa học này đƣợc trình bày trong hội nghị
khoa học về kỹ thuật vũ trụ năm 1982 nhân tổng kết các thành tựu khoa học của
chuyến bay vũ trụ Xơ - Việt năm 1980 trong đó một phần quan trọng là kết quả

sử dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào mục đích thành lập một loạt các bản đồ chuyên
đề nhƣ: địa chất, đất, sử dụng đất, tài nguyên nƣớc, thuỷ văn, rừng vv...
Tiếp tục phát huy các kết quả đạt đƣợc UB nghiên cứu vũ trụ Việt Nam
đã hình thành một tiến bộ khoa học trọng điểm “Sử dụng các thành tựu vũ trụ ở
Việt Nam ”mang mã số 48-07 trong đó có vấn đề Viễn thám. Thơng qua chƣơng
trình khoa học này kỹ thuật Viễn thám đƣợc đặt ra để giải quyết các nhiệm vụ
thực tiễn với tƣ các nhƣ một công cụ nghiên cứu điều tra cơ bản về tài nguyên
thiên nhiên. Chƣơng trình trên tập trung vào các vấn đề:
- Thành lập các bản đồ địa chất, địa mạo, địa chất thuỷ văn, hiện trạng sử
dụng đất rừng, biến động tài nguyên rừng, địa hình biến động của một số vùng
cửa sơng vv...
Vấn đề nghiên cứu các đặc trƣng phản xạ phổ. Vấn đề nhận dạng trong
viễn thám để xây dựng các cơ sở cho phần mềm xử lý ảnh số.
- Thông qua các dự án viện trợ quốc tế của UNDP và FAO nhƣ VIE 76/011
và VIE 83/004 Viện khoa học Việt Nam nay là Trung tâm Khoa học tự nhiên và
công nghệ Quốc gia đã đƣợc trang bị một số thiết bị chính cho kỹ thuật VT.
Từ những năm 1990 bên cạnh việc mở rộng công tác nghiên cứu thử
nghiệm nhiều ngành đã đƣa công nghệ viễn thám vào ứng dụng trong thực tiễn
nhƣ các lĩnh vực khí tƣợng, đo đạc bản đồ, địa chất khoáng sản, quản lý tài
nguyên rừng và đã thu đƣợc những kết quả rõ rệt về khoa học cơng nghệ và kinh
tế góp phần thực hiện tốt các chức năng nhiệm vụ của ngành. Công nghệ viễn
thám kết hợp với hệ thông tin địa lý đã đƣợc ứng dụng để thực hiện nhiều đề
tài nghiên cứu khoa học và nhiều dự án có liên quan đến điều tra khảo sát điều

6


kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên, giảm sát môi trƣờng, giảm thiểu tới mức
thấp nhất các thiên tai ở một số vùng.
Cũng từ 1990 viễn thám ở nƣớc ta đã chuyển dần từng bƣớc từ công nghệ

tƣơng tự sang công nghệ số kết hợp hệ thông tin địa lý vì vậy hiện nay chúng ta
có thể xử lý nhiều loại ảnh đạt yêu cầu cao về độ chính xác với quy mô sản xuất
công nghiệp. Nhiều ngành, nhiều cơ quan đã trang bị các phần mềm mạnh phổ
biến trên thế giới nhƣ các phần mềm ENVI, ERDAS, PCI, ER MAPPER,
OCAPI,... cùng với các ohần mềm để xây dựng hệ thông tin địa lý. Tuy nhiên
hiện nay việc sử dụng kết hợp công nghệ viễn thám với hệ thông tin địa lý (GIS)
và GPS còn chƣa đạt đƣợc hiệu quả cao.
1.3. Ứng dụng ảnh Landsat trong nghiên cứu lớp phủ thực vật và nhiệt độ
1.3.1. Trên thế giới
Nghiên cứu lớp phủ thực vật và nhiệt độ là vấn đề rất đƣợc quan tâm, vì
lớp phủ thực vật và nhiệt độ là hai nhân tố vô cùng quan trọng ảnh hƣởng đến sự
sống của nhiều loài sinh vật. Đặc biệt, trong bối cảnh biến đổi khí hậu tồn cầu
hiện này thì nghiên cứu về sự gia tang nhiệt độ cịn mang tính cấp bách vì theo
dự báo của IPCC năm 2100 thì nhiệt độ Trái đất tăng 4 độ, việc này đồng nghĩa
con ngƣời không thể sinh sống. Do vậy, đã có rất nhiều nhà khoa học nghiên
cứu về sự biến động loại hình sử dụng đất và biến động nhiệt độnhằm phân tích,
đánh giá, dự báo sự phát triển đã đƣợc ứng dụng khá rộng rãi.
- Trong đề tài “Remote sensing-based quantification of land-cover and
land-use change for planning” (Bjorn Prenzel, 2003), tác giả đã đƣa ra những cơ
sở khoa học về lựa chọn phƣơng pháp đƣợc sử dụng để đƣa ra các kết quả mang
tính định lƣợng trong việc nghiên cứu biến động lớp phủ thực vật và sử dụng đất
dựa vào cơ sở viễn thám. Đặc biệt tác giả xác định ra yêu cầu về dữ liệu khi
đánh giá biến động: dữ liệu thu thập phải có cùng đặc điểm (về không gian, về
độ phân giải phổ,…), dữ liệu phải đạt đƣợc những tiêu chuẩn nhất định về bóng
mây hay sƣơng mù, dữ liệu thu thập phải cùng khu vực nghiên cứu.
- Trong nghiên cứu “Land Use/ Land Cover Changes Detection And
Urban Sprawl Analysis” (M. Harika, et al., 2012) đã đánh giá sự biến động loại
7

hình sử dụng đất/bề mặt đất tại các thành phố Vijayawada, Hyderabad và
Visakhapatnam ở vùng Đông Nam Ấn Độ. Bên cạnh sử dụng dữ liệu ảnh viễn
thám để giải đoán, đề tài còn kết hợp sử dụng chuỗi Markov để dự đốn các khu
vực có thể bị biến đổi trong tƣơng lai.
- Trong nghiên cứu “Monitoring Land Use Change By Multi-temporal
Landsat Remote Sensing Imagery” (Tayyebi và nnk., 2008), nhóm tác giả đã sử
dụng ảnh landsat đa thời gian để đánh giá biến động đất đô thị trong quá khứ
(giai đoạn 1980-2000) để đƣa ra những dự đoán cho tƣơng lai (năm 2020).
- Trong đề tài “Analyzing Land Use/Land Cover Chang Using Remote
Sensing and GIS in Rize, North-East Turkey” (Selcuk Reis, 2008), tác giả đã
thành lập bản đồ biến động sử dụng đất/ lớp phủ mặt đất ở vùng Rize, Đông Bắc
Thổ Nhĩ Kỳ với 7 loại lớp phủ. Dữ liệu tác giả đã sử dụng trong đề tài này là ảnh
Landsat MSS (1976) và Landsat ETM+ (2000) với độ phân giải lần lƣợt là 79m
và 30m. Tuy nhiên, ở đề tài này, tác giả khơng trình bày rõ về phƣơng pháp thực
hiện mà chỉ chú trọng về đánh giá, thống kê biến động với những thay đổi sâu
sắc đối với đất nông nghiệp, đô thị, đồng cỏ và đất lâm nghiệp, những nơi gần
biển và có độ dốc thấp.
1.3.2. Tại Việt Nam
Ở Việt Nam, các đề tài nghiên cứu về lớp phủ mặt đất và biến động đất đô
thị cũng đã đƣợc thực hiện và bƣớc đầu mang lại những kết quả. Nhƣ trong đề
tài “Thành lập bản đồ thảm thực vật trên cơ sở phân tích, xử lý ảnh viễn thám”
thảm thực vật trên cơ sở phân tích, xử lý ảnh viễn thám” tại khu vực Tủa Chùa –
Lai Châu (Hoàng Xuân Thành, 2006), tác giả đã dùng phƣơng pháp phân loại có
kiểm định đối với dữ liệu ảnh Landsat năm 2006 để phân ra 7 lớp thực phủ khác
nhau với chỉ số Kappa ~ 0,7. Trong nghiên cứu “Ứng dụng viễn thám và GIS
thành lập bản đồ lớp phủmặt đất khu vựcChân Mây, huyện Phú Lộc, tình Thừa
Thiên Huế” (Nguyễn Huy Anh, Đinh Thanh Kiên, 2012), tác giả đã sử dụng
phƣơng pháp phân loại gần đúng nhất với dữ liệu ảnh Landsat TM độ phân giải
10 m, kết hợp với lấy mẫu thực địa để phân ra 13 loại lớp phủ với độ chính xác
tƣơng đối cao. Riêng ở khu vực thành phố Huế, trong đề tài “Nghiên cứu ảnh

8


hƣởng của q trình chuyển dịch đất nơng nghiệp sang đất phi nông nghiệp trên
địa bàn thành phố Huế, giai đoạn 2006 – 2010” (Nguyễn Thị Phƣơng Anh và
nnk., 2012), tác giả đã đánh giá mức độ tác động của sự chuyển dịch đất nông
nghiệp sang phi nông nghiệp đến cơ cấu kinh tế, đời sống xã hội và đƣa ra các
giải phápphù hợp, với khu vực nghiên cứu thí điểm là phƣờng Kim Long. Ở đề
tài này, tác giả chỉ dùng đến các phƣơng pháp tổng hợp, phân tích, so sánh, đối
chiếu, thống kê các số liệu để thực hiện nghiên cứu. Các số liệu đƣợc trích xuất
thơng qua các bảng biểu, chƣa có đầu ra trực quan bằng hệ thống các bản đồ. Ở
khu vực Thành phố Huế vẫn chƣa có đề tài nào sử dụng các cơng cụ về viễn
thám và GIS để đánh giá biến động lớp phủ mặt đất.

9


PHẦN II
MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
2.1.1. Mục tiêu chung
Sử dụng ảnh viễn thám xây dựng bản đồ biến động nhiệt độ huyện Quế Võ,
tỉnh Bắc Ninh và đề xuất giải pháp kiểm soát, giảm thiểu sự gia tăng nhiệt độ.
2.1.2. Mục tiêu cụ thể
Xây dựng bản đồ lớp phủ thực vật bề mặt và bản đồ nhiệt độ bề mặt đất
tại huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh.
Xây dựng bản đồ biến động nhiệt độ và lớp phủ bề mặt.
Đánh giá sự thay đổi nhiệt độ giai đoạn 1990-2018.
Tìm ra sự tƣơng quan giữa sự lớp phủ thực vật và nhiệt độ.
Xác định nguyên nhân thay đổi nhiệt độ tại huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh.

Đề xuất giải pháp giảm thiểu tác động của nhiệt độ tại khu vực nghiên cứu.
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu
Nghiên cứu biến động nhiệt tại khu vực huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh.
2.2.2. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi về thời gian: thời gian nghiên cứu bắt đầu từ 01/12/2018 đến
10/05/2018.
Phạm vi về khơng gian: trong phạm vi khóa luận, đề tài chỉ nghiên cứu tại
huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh.
2.3. Vật liệu nghiên cứu
2.3.1. Dữ liệu ảnh
Ảnh vệ tinh Landsat.
2.3.2. Dữ liệu bổ trợ
Ngồi nguồn dữ liệu chính là ảnh vệ tinh Landsat, một số dữ liệu bổ trợ
cũng đƣợc sử dụng để thực hiện nghiên cứu này bao gồm bản đồ địa hình huyện
Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh, Bản đồ hiện trạng khu vực nghiên cứu, tài liệu khác
(Sách, báo cáo,.. Internet).
10


2.3.3. Dụng cụ, thiết bị
Phần mềm ArcGIS, ENVI, Excel,..
Máy GPS.
Bảng biểu.
2.4. Nội dung nghiên cứu
i n ứu t ực trạng nhiệt độ và lớp phủ thực vật tại huyện Quế Võ,
Bắc Ninh
+ Thực trạng nhiệt độ tại khu vực nghiên cứu.
+ Thực trạng lớp phủ thực vật huyện Quế Võ năm 2018.
ựn

2.4.2. X

ản đ

u n đề lớp phủ thực vật và bản đ nhiệt độ tại

huyện Quế Võ, Bắc Ninh.
+ Xây dựng bản đồ chuyên đề lớp phủ thực vật năm 1990, 1997, 2004,
2011, 2018.
+ Xây dựng bản đồ nhiệt độ bề mặt năm 1990, 1997, 2004, 2011, 2018.
i n ứu iến độn v n u n n

2. 4.3.

nt

đổi n iệt độ tại u ện uế

Võ
+ Xây dựng bản đồ biến động lớp phủ thực vật tại khu vực nghiên cứu
giai đoạn 1990-1997,1997-2004, 2004-2011, 2011-2018.
+ Xây dựng bản đồ biến động nhiệt độ tại khu vực nghiên cứu giai đoạn
1990-1997,1997-2004, 2004-2011, 2011-2018.
+ Xác định những nguyên nhân thay đổi nhiệt độ tại khu vực nghiên cứu.
+ Xây dựng phƣơng trình tƣơng quan thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ
với lớp phủ bề mặt.

2.4.4.

ộng củ

ộ

2.5. P ươ
2.5

P ươn p áp luận
Đánh giá biến động là quá trình nhận dạng sự khác biệt về trạng thái của

một đối tƣợng hay hiện tƣợng bằng cách quan sát chúng tại những thời điểm
khác nhau thông qua dữ liệu đầu vào là ảnh vệ tinh. Sử dụng ảnh vệ tinh để đánh
giá biến động là đánh giá sự thay đổi về lớp phủ phía trên bề mặt đất về nền
11


nhiệt độ bề mặt dựa trên sự thay đổi về giá trị bức xạ. Ảnh vệ tinh chỉ cung cấp
thông tin phục vụ nghiên cứu mà không đáp ứng đủ yêu cầu nghiên cứu, không
thể hiện sẵn lớp dữ liệu thông tin về nhiệt độ bề mặt và thực trạng lớp phủ bề
mặt. Vì vậy, chúng ta cần sử dụng máy tính và phần mềm chuyện dụng để xử lý
số liệu, xây dựng bản đồ hiện trạng.
Sau khi có đƣợc số liệu từ bản đồ hiện trạng, ta tiến hành xây dựng bản đồ
chun đề thơng qua q trình tách chiết thông tin các lớp dữ liệu, phục vụ cho
mục đích nghiên cứu. Từ bản đồ chuyên đề, chúng ta có thể giải đốn ảnh vệ
tinh nhằm mơ tả cụ thể về thảm thực vật cũng nhƣ hiện trạng sử dụng đất và
bản đồ nhiệt độ bề mặt tại mỗi thời điểm khác nhau. Tiếp theo là phân tích so
sánh những thay đổi về bề mặt thảm thực vật và quy hoạch đất cũng nhƣ bản đồ
nhiệt bề mặt của khu vực qua các năm cho ta những nhận định cơ bản về các tác
động từ môi trƣờng và con ngƣời lên khu vực nghiên cứu đến nhiệt độ bề mặt
khu vực nghiên cứu.

2.5.2. P ươn p áp ụ thể
2.5.2.1 Xây dựng bản đồ chuyên đề lớp phủ thực vật và bản đồ nhiệt độ tại
huyện Quế Võ, tỉnh Bắc Ninh.
(1) Phƣơng pháp thu thập và kế thừa số liệu:
Kế thừa số liệu là một công cụ vô cùng quan trọng cũng nhƣ hữu ích
trong nghiên cứu khóa học. Sử dụng kết quả của những nghiên cứu đã đƣợc
công bố để làm cơ sở lý luận khoa học hay luận cứ để chứng minh giả thuyết
hay tìm ra vấn đề mới mẻ cần nghiên cứu. Phƣơng pháp này giúp nghiên cứu
viên tiết kiệm chi phí, cơng sức và thời gian rất nhiều.
Ta có thể thu thập, tổng hợp thơng tin từ nhiều kênh nhƣ: sách, báo, đài,
các cơng trình nghiên cứu khóa học đã cơng bố. Tuy nhiên, việc kế thừa cần
phải chọn lọc những thơng tin có độ tin cậy cao ( thơng tin từ những kênh tin
chính thống ), đảm bảo sự rõ ràng và chính xác.
Ở đây, nội dung nghiên cứu của đề tài tập trung vào sử dụng công nghệ
viễn thám để đánh giá biến động nhiệt độ bề mặt nên ta cần tìm hiểu về những
nghiên cứu về biến động trƣớc đó.
12


(2) Phƣơng pháp khảo sát, điều tra thực địa.
Để phản ánh chính xác thực trạng của các đối tƣợng nghiên cứu và đƣa ra
kết quả có độ tin cậy cao mang tính thuyết phục, ta cần tiến hành điều tra thực
địa. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, ta cần sử dụng máy GPS để xác định
đối tƣợng và vị trí của đối tƣợng ngồi thực địa. Sau đó, cập nhật dữ liệu thu
thập để có lớp thơng tin chính xác nhất có thể ở thời điểm nghiên cứu.
2.5.2.2 Xây dựng bản đồ chuyên đề lớp phủ thực vật và hiện trạng nhiệt độ qua
các năm
Xây dựng bản đồ hiện trạng lớp phủ thực vật- hiện trạng sử dụng đất:
- Phần mềm sử dụng: ArcGIS 10.3
Phần mềm ArcGIS 10.3 là phần mềm đƣợc sử dụng để đánh giá giá trị

phổ của các đối tƣợng trên các kênh ảnh, thành lập bản đồ thảm thực vật và bản
đồ biến động, xây dựng sau khi phân loại, thống kê diện tích của các đối tƣợng.
Phƣơng pháp thu thập số liệu:
Để xây dựng bản đồ hiện trạng lớp phủ thực vật và hiện trạng sử dụng đất
tại khu vực nghiên cứu, đề tài sử dụng chuỗi ảnh viễn thám Landsat đa thời gian
từ năm 1990-2018:
Bảng 2.1. Dữ liệu ảnh viễn thám Landsat đƣợc sử dụng trong đề tài
TT

Mã ảnh

Ngày chụp

1
2
3
4
5

LT51260451990330BJC00
LT51270451997276BKT00
LT51260452004337BJC03
LT51270452011267BKT00
LC81260452018119LGN00

1990-11-26
1997-10-03
2004-12-02
2011-09-24
2018-04-29

Độ phân
giải (m)
30 x 30
30 x 30
30 x 30
30 x 30
30x30

Path/Row
126/045
127/045
126/045
127/045
126/45

Cloud
(%)
25
53
0
29
23

Ngu n />- Phƣơng pháp phân tích: Phân loại khơng kiểm định – Unsupervised
Classification.
- Phƣơng pháp điều tra ngoại nghiệp:
Đề tài tiến hành điều tra sơ bộ và tiến hành lựa chọn các điểm thực địa để
đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp phân loại ảnh. Sử dụng phƣơng pháp
chọn mẫu ngẫu nhiên để xác định các đối tƣợng trong khu vực nghiên cứu. Vị trí

các điểm khảo sát đƣợc xác định bằng thiết bị GPS cầm tay. Dựa trên cơ sở vị trí
13


các điểm tọa độ đƣợc lựa chọn, độ chính xác của phƣơng pháp và tƣ liệu ảnh
viễn thám, tiến hành xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Quế Võ,
tỉnh Bắc Ninh bằng phần mềm ArcGIS 10.3.
Thu thập tài liệu
(Ảnh vệ tinh và tài liệu tham khảo)

Ảnh Landsat các năm: 1990, 1997, 2004, 2011, 2018

Tài liệu tham khảo:
Bản đồ hiện trạng,
sách, báo, internet…

Tiền xử lý ảnh

- Hiệu chỉnh hình
học
- Tăng cƣờng chất
lƣợng ảnh

Unsupervised
Classification

Phân tích, xử lý ảnh

Bản đồ hiện trạng
lớp phủ thực vật

bề mặt

Bản đồ hiện trạng
nhiệt độ bề mặt

Bản đồ biến động
lớp phủ thực vật
bề mặt

Bản đồ biến động
nhiệt độ bề mặt

Đánh giá độ chính xác

Khảo sát thực địa

- Nhận xét, đánh giá
- Đề xuất kiến nghị,
giải pháp
Sơ đồ 2.1: Trình tự xử lý ảnh Landsat và xây dựng bản đồ nhiệt.
Báo cáo

14


Các bƣớc tiến hành xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại khu vực
nghiên cứu:
Bƣớc 1: Xử lý ảnh viễn thám
Các bức ảnh vệ tinh qua các năm đƣợc chụp ở các góc phƣơng vị khác
nhau, điều này ảnh hƣởng rất lớn đến việc xử lý ảnh viễn thám. Đầu tiên phải

hiệu chỉnh thông số của các bức ảnh về cùng 1 hệ tọa độ, cùng 1 góc phƣơng vị.
Cách tiến hành :ArcToolbox\ Spatial Analyst Tools \ Map Algebra \
Raster

Calculator:

DN

values

to

TOA

reflectance =

Band-specific

reflectance_Mult_Band x DN values + Reflectance Add Band các thông số đi
kèm với file ảnh viễn thám đã tải. (Chuyển ảnh về giá trị số).
Gộp các band ảnh (kênh ảnh): Khi thu thập ảnh viễn thám từ vệ tinh các
ảnh nằm ở các kênh phổ khác nhau và có màu đen trắng. Vì vậy để phục vục cho
cơng tác phân loại và giải đoán ảnh chúng ta phải tiến tổ hợp các band ảnh. Đây
là công tác đầu tiên và quan trọng nhất trong quá trình xử lý ảnh viễn thám,chất
lƣợng ảnh và thông tin của chủ thể sẽ thể hiện qua cách tổ hợp các band ảnh.
Cách tiến hành: Arctoolbox \Data Management tools\ Raster\ Raster
Processing\ Composite Bands
Tăng cường chất lượng ảnh: Thêm các band màu tăng cƣờng chất
lƣợng ảnh (Band 8 với ảnh Landsat 8).
Hiệu chỉnh hình học: Trƣớc khi phân tích, giải đốn cần kiểm tra về

thông tin hệ quy chiếu cùng các tham số địa lý của ảnh. Ảnh vệ tinh đƣợc nắn
chỉnh sẽ giảm thiểu sai số hình học và cho độ chính xác cao hơn.
Cắt ảnh theo ranh giới khu vực nghiên cứu: Thơng thƣờng 1 ảnh land
sat có thể bao trùm một phần diện tích rộng trên thực địa, do đó khối lƣợng dữ
liệu của nó rất lớn, tiến hành cắt ảnh theo khu vực nghiên cứu vừa giúp giảm
thiểu thời gian làm việc với phần mềm vừa thuận tiện vừa giúp giải đốn ảnh
một cách nhanh chóng.
Cách tiến hành: Arctoolbox \ Data Management tools \ Raster \
Raster processing \ Clip

15


Bƣớc 2: Phân tích và xử lý ảnh:
Sử dụng các phƣơng pháp:
Phân loại ảnh không kiểm định (Unsupervised classsification): Kết quả
phân tích ảnh đƣa ra một nhóm các đối tƣợng có thuộc tính phổ tƣơng đồng mà
qua đó có thể phân loại ảnh bằng mắt trƣớc khi kiểm tra độ chính xác. Một số
thuật tốn thƣờng gặp là Iso, K-men …
Trong đó với thuật Iso đƣợc sử dụng để tạo ra một số lƣợng lớn các
cluster hay cụm các nhóm đối tƣợng có phổ giống nhau. Sử dụng Iso để lọc ra
các lớp thông tin cho mức độ chi tiết của bản đồ. Để phân loại các lớp đối tƣợng
ta đối chiếu lớp/phổ ứng với đối tƣợng đƣợc lấy mẫu. Trên cơ sở phân loại
không kiểm định những lớp/phổ trùng với đối tƣợng lấy mẫu nào thì quy về
cùng đối tƣợng đó cho đến khi phân loại rõ ràng từng đối tƣợng.
Sử dụng chỉ số thực vật NDVI
Chỉ số chuẩn hóa các thực vật khác nhau NDVI (Normalized Difference
Vegetation Index) đƣợc xác định dựa trên sự phản xạ khác nhau của thực vật thể
hiện giữa kênh phổ thấy đƣợc vàkênh phổ cận hồng ngoại. Dùng để biểu thị mức
độ tập trung của thực vật trên mặt đất Chỉ số thực vật NDVI đƣợc tính tốn theo

cơng thức:
NDVI (Band Infared - Band red ) / (Band Infared + Band red )
Trong đó các chỉ số tính với ảnh Landsat nhƣ sau:
+ Band Infared: Band màu ở kênh cận hồng ngoại.
+ Band red: Band màu ở kênh thƣờng là kênh đỏ.
NDVI =

(Landsat 4,5,7)

NDVI =

(Landsat 8)

Bƣớc 3: Giải đoán ảnh: Đánh giá tƣơng quan giữa các mẫu nhằm đƣa ra
tiêu chính phân loại ảnh.
 Tách các lớp đối tƣợng :
Trong phạm vi đề tài, ta nghiên cứu 3 đối tƣợng chính gồm : Đất nông
nghiệp, Dân cƣ và Khu Công Nghiệp, Đối tƣợng khác.
16


- Sử dụng các biện pháp giải đoán ảnh bằng tổ hợp màu cơ bản.
- Sử dụng biện pháp giải đoán ảnh bằng mắt :sử dụng mắt thƣờng để
nhận biết các đối tƣợng sau phân loại để chia chúng ra thành các nhóm đói
tƣợng nhận biết riêng lẻ, từ đó phân loại và tính đƣợc diện tích hay phân bố của
chúng trên hình ảnh. Giải đốn cho từng lớp thực phủ, giúp thuận lợi cho việc
thiết lập, lựa chọn mẫu đƣợc nhanh chóng và chính xác.
- Classification \ Iso Cluster Unsupervised Reclassification
- ArcTool box/ Spatial Analysis Tool/ Reclass/ Reclassify
 Tính tốn về thơng tin của đối tƣợng.

Tính tốn diện tích các đối tƣợng.
Thực hiện lệnh : Arctool box\ Spatial Analyst Tools\ Map Algebra\ Raster
Calculator :
[X]*[Y]* „Count‟
X, Y là kích thƣớc điểm ảnh pixel
- Xây dựng ma trận hiện trạng :
 Sử dụng Excel tạo bảng Ma trận diện tích các vùng để so sánh sự phân
bố của các đối tƣợng trong khu vực nghiên cứu.
 Sử dụng ArcGIS tạo biểu đồ cột thể hiện tỉ lệ giữa các đối tƣợng trong
khu vực nghiên cứu :
Open Attribute Table \ Table Options \ Create Graph
- Bƣớc 4 : Đánh giá độ chính xác bản đồ hiện trạng sử dụng đất :
 Đánh giá chất lƣợng ảnh vệ tinh.
 Đánh giá độ tin cậy của phƣơng pháp phân loại ảnh.
Xử lý ảnh sau phân loại để lựa chọn các lớp thông tin phù hợp với mục
tiêu và nội dung của đề tài và thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất. Để đánh
giá độ chính xác của bản đồ đề tài sử dụng hệ thống điểm điều tra thực địa là 90
điểm phân bổ phù hợp số lƣợng điểm giữa các đối tƣợng. Các điểm đƣợc chọn
là các điểm đại diện cho cả một vùng. Thời gian điều bắt điểm từ ngày
01/04/2018 đến ngày 30/04/2018. Sau khi thu thập số liệu các điểm tiến hành
tổng hợp vào excel và hiển thị các điểm thu thập bằng phần mềm ArcGIS. Đánh
17


giá độ chính xác dựa trên độ tƣơng đồng giữa đối tƣợng phân loại trong bản đồ
với các điểm mẫu đƣợc chọn.
Cách thiết kế chọn điểm mẫu: Các điểm mẫu tại khu vực nghiên cứu đƣợc
lựa chọn ngẫu nhiên bằng lệnh Creat ramdom point trong phần mềm ArcGIS.
(Vào Arctoolbox/Featureclass/CreatRandom Point/ Thông tin tham chiếu/OK)
hoặc sử dụng hàm Rand( ) trong công cụ excel để lựa chọn các điểm.

Độ tin cậy =

*100%

Mẫu bảng đánh giá độ chính xác:
Thực địa
Bản đồ

Đất nơng

Dân Cƣ

Đối tƣợng

Số Điểm

Độ Chính

Độ chính xác

nghiệp

và KCN

khác

So Sánh

Xác (%)

của bản đồ (%)

30

A/30

Đất nông
nghiệp
Dân cƣ và KCN
Đối tƣợng khác

A

(A+B+C)*100%/
B
C

30

B/30

30

C/30

90

(Thực địa là điểm đo GPS với năm 2018, còn các năm trước đó sử dụng điểm
Google Earth ).
Xây dựng bản đồ hiện trạng nhiệt độ bề mặt các năm từ dữ liệu ảnh

Landsat:
Dữ liệu Landsat 8 đƣợc thu nhận dƣới dạng ảnh số. Do đó cần phải
chuyển đổi giá trị của dữ liệu ảnh số này sang giá trị bức xạ phổ là giá trị phản
ánh năng lƣợng phát ra từ mỗi vật thể đƣợc thu nhận trên kênh nhiệt.
B1: Chuyển đổi giá trị số (DN) sáng giá trị bức xạ phổ (Lλ).
Ở đây sử dụng Band 10 và Band 11 để xây dựng bản đồ nhiệt (Các thông
số đƣợc lấy từ file: MTL.txt của ảnh vệ tinh).
Lλ =MLQcal +AL
LL: Band-specific multiplicative rescaling factor from the metadata
(radiance_Mult_Band_x, x là giá trị số của band ảnh).
AL: Band-specific additive rescaling factor from the metadata
(Radiance_add_band_x, x là giá trị số của band ảnh).
18


QCal: Giá trị bức xạ đã đƣợc hiệu chỉnh và tính định lƣợng ở dạng số
nguyên.
Ảnh kênh 10 và 11 của Landsat 8,kênh 6 của Landsat 5 có thể đƣợc
chuyển đổi từ giá trị bức xạ phổ sang biến vật lý hữu ích hơn. Đây là nhiệt độ
hiệu quả trên vệ tinh ( nhiệt độ vật thể đen ) của hệ thống đƣợc nhìn từ trái đất –
khí quyển dƣới giả thiết sự phát xạ bằng 1.
B2: Công thức chuyển đổi tính theo cơng thức Planck:
T = K2/ln((K1/Lλ) +1) - 272.15
Trong đó:
T = Nhiệt độ hiệu quả trên vệ tinh ( đơn vị Kelvin ).
K1: hệ số hiệu chỉnh 1(K1_constant_Band_x, where x is the band number
10 or 11)
K2: hệ số hiệu chỉnh 2 (K2_constant_Band_x, where x is the band
number 10 or 11)
Lλ: Gía trị bức xạ phổ

B3: Tính giá trị tỷ lệ cả mặt che phủ.
Deriving LSE:
Pv = (NDVI – NDVImin / NDVImax - NDVImin)2
Trong đó Pv: Proportion of vegetation ( tỉ lệ thực vật )
Land Surface Emissivity- LSE ( phát xạ bề mặt đất )
e = 0.004 * Pv + 0.986
B4 : Tính nhiệt độ bề mặt đất (Land Surface Temperature)
BT/1+ W* (BT/p)* Ln (e)
Trong đó:
BT: At-Sattelite Temperature ( nhiệt độ vệ tinh )
w: Wavelength of emitted radiance (11.5μm = Band 10) (bƣớc sóng của
ánh sáng nhiệt )
p=h*c/s (1.438*10^2 -34 Js)
h: Plantck‟s constant (6.626*10^-23 J/K)
s: Boltzmann constant (1.38*10^23 J/K)
19