Ứng dụng viễn thám và GIS để phát hiện sớm mất rừng góp phần nâng cao hiệu quả quản lý rừng tại huyện sơn động tỉnh bắc giang

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành tốt khố luận tốt nghiệp của trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt
Nam về đề tài: “ Ứng dụng viễn thám và GIS để phát hiện sớm mất rừng góp
phần nâng cao hiệu quả quản lý rừng tại huyện Sơn Động-tỉnh Bắc Giang” em
đã nhận đƣợc sự giúp đỡ, quan tâm của các thầy cô trong khoa quản lý tài nguyên
rừng và môi trƣờng, cũng nhƣ thầy cô trong trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam
cùng với đơn vị hạt Kiểm Lâm huyện Sơn Động-Bắc Giang.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các quý thầy cô trong khoa
quản lý tài nguyên rừng và môi trƣờng, trƣờng Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam.
Đặc biệt em xin bày tỏ long biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS Phùng Văn Khoa
ngƣời đã tận tình giúp đỡ, hƣớng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận.
Em cũng xin trân trọng cảm ơn các anh/chị trong hạt kiểm lâm huyện Sơn
Động-tỉnh Bắc Giang đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ em tận tình trong quá
trình nghiên cứu và thực tập tại địa phƣơng.
Trong quá trình thực tập và làm báo cáo em đã cố gắng hồn thành bài khố
luận một cách tốt nhất. Tuy nhiên do kinh nghiệm còn hạn chế nên khó có thể tránh
khỏi những sai sót. Em mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của các quý thầy
cơ để đề tài hồn thiên hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội ngày 7 tháng 5 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Tạ Việt Hùng

i


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

Tên viết tắt

1

ESRI

2

CARIS

3

GIS

Nghĩa
Environmental Systems Research Institute
Earth Resource Data Analysis System
Geographic information system (Hệ thống
thông tin địa lý)

4

MSS

Multispectral Scanner System (Hệ thống bộ
cảm đa phổ)

5

NASA

National Aeronautics and Space (Cơ quan

hàng không và vũ trụ Mỹ)

6

FAO

Food and Agriculture Organization of the
United Nations (tổ chức lƣơng thực và nông
nghiệp liên hợp quốc)

7

NDVI

normalized difference vegetation index(chỉ
số thực vật)

8

HRG

High Resolution Geometric

ii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Sự phát triển của viễn thám ( Nguyễn Xuân Đài 2002) ........................... 12
Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật của ảnh landsat ETM+, landsat7 ............................... 17
Bảng 1.3. Một số thông số các kênh phổ của ảnh landsat8 ..................................... 17

Bảng 1.4. Giới thiệu tổng hợp về các thông số của thế hệ ảnh SPOT ..................... 20
Bảng 1.5 Một số thông số về các kênh phổ của ảnh SPOT 1-SPOT5 ..................... 22
Bảng 1.6. Đặc điểm ảnh vệ tinh IKONOS ............................................................... 23
Bảng 1.7. Thông số về các kênh phổ của ảnh Quickbird ......................................... 24
Bảng 1.8. Các kênh của bộ cảm MODIS và ứng dụng chủ yếu .............................. 24
Bảng 2.1. Toạ độ một số điểm mất rừng tại một số xã huyện Sơn Động ................ 29
Bảng 4.2. Tình hình mất rừng tự nhiên qua các năm tại huyện Sơn Động.............. 52
Bảng 4.3. Vị trí, trạng thái, ngày tháng,diện tích, nguyên nhân mất rừng............... 54
Bảng 4.4. Tƣ liệu ảnh nghiên cứu ............................................................................ 58
Bảng 4.5. Bảng đánh giá độ chính xác vị trí và diện tích đo đạc ngồi thực địa với
vị trí và diện tích thu đƣợc trên ảnh vệ tinh. ............................................................ 64

iii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. mất rừng ở xã Vân ................................................................................... 31
Hình 2.2. mất rừng ở xã Hữu Sản ............................................................................ 30
Hình 2.3. mất rừng ở xã Giáo ................................................................................ 31
Hình 2.4. mất rừng ở xã Vĩnh Khƣơng .................................................................... 30
Hinh 2.5. Quy trình kĩ thuật phát hiện sớm mất rừng .............................................. 36
Hình 3.1. sơ đồ khu vực nghiên cứu: huyện Sơn Đông – tỉnh Bắc Giang ............... 37
Hình 4.1. Biểu đồ biến động diện tích rừng giai đoạn 2005-2017........................... 52
Hình 4.2. Vị trí các điểm mất rừng tại các xã: Tuấn Mậu, Quế Sơn, Vân Sơn, Thạch
Sơn, Phúc Thắng, Giáo Liêm, Vĩnh Khƣơng,Thạch Sơn, Hữu Sản, Tuấn Mậu. .... 53
Hình 4.3. Phần ảnh landsat sử dụng để nghiên cứu ................................................. 58
Hình 4.4. Phần ảnh sentinel sử dụng để nghiên cứu. ............................................... 59
Hình 4.5 . Bản đồ hiện trạng rừng trƣớc thời điểm xảy ra mất rừng tại các xã Vĩnh
Khƣơng, Giáo Liêm, Vân Sơn, Hữu Sản, Phúc Thắng, Thạch Sơn, Quế Sơn, Tuấn
Mậu.(31/10/2017) ..................................................................................................... 59

Hình 4.6. Bản đồ hiện trạng rừng sau thời điểm xảy ra mất rừng tại các xã Vĩnh
Khƣơng, Giáo Liêm, Vân Sơn, Hữu Sản, Phúc Thắng, Thạch Sơn, Quế Sơn, Tuấn
Mậu.(17/2/2018) ....................................................................................................... 60
Hình 4.7. Bản đồ hiện trạng rừng trƣớc thời điểm xảy ra mất rừng tại các xã Vĩnh
Khƣơng, Giáo Liêm, Vân Sơn, Hữu Sản, Phúc Thắng, Thạch Sơn, Quế Sơn, Tuấn
Mậu. (ảnh sentinel)(17/112017) ............................................................................... 60
Hình 4.8. Bản đồ hiện trạng rừng sau thời điểm xảy ra mất rừng tại các xã Vĩnh
Khƣơng, Giáo Liêm, Vân Sơn, Hữu Sản, Phúc Thắng, Thạch Sơn, Quế Sơn, Tuấn
Mậu. (ảnh sentinel)(28/03/2018) .............................................................................. 61
Hình 4.9. Bản đồ thể hiện các khu vực xảy ra mất rừng tại thời điểm nghiên cứu ở
các xã Vĩnh Khƣơng, Giáo Liêm, Vân Sơn, Hữu Sản, Phúc Thắng, Thạch Sơn, Quế
Sơn, Tuấn Mậu.(từ 31/10/2017-17/2/2018) ............................................................. 62
Hình 4.10. Bản đồ thể hiện các khu vực xảy ra mất rừng tại thời điểm nghiên cứu ở
các xã Vĩnh Khƣơng, Giáo Liêm, Vân Sơn, Hữu Sản, Phúc Thắng, Thạch Sơn, Quế
Sơn, Tuấn Mậu. (ảnh sentinel).(từ 17/11/2017-28/03/2018) ................................... 63

iv


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................... ii
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................iii
DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... iv
CHƢƠNG 1................................................................................................................ 3
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................................................. 3
1.1. Giới thiệu chung về GIS và ứng dụng của GIS (Geographic Information
Systems) ...................................................................................................................... 3
1.2. Giới thiêu về viễn thám-ứng dụng của viễn thám .......................................... 10
1.2.1. Lịch sử phát triển của viên thám ................................................................. 10

1.2.2. Lịch sử phát triển ảnh viễn thám ở Việt Nam ............................................. 12
1.2.3. Ứng dụng của viễn thám trong lâm nghiệp ................................................. 14
1.2.4. Một số loại ảnh viễn thám ........................................................................... 15
2.4.2. Phƣơng pháp luận ........................................................................................ 32
2.4.3. Phƣơng pháp xử lý số liệu ........................................................................... 32
Chƣơng 3. Điều kiện tự nhiên-kinh tế-xã hội huyện Sơn Động .............................. 37
3.1. Điều kiện tự nhiên ............................................................................................. 37
3.1.1. vị trí địa lý ...................................................................................................... 37
3.1.2. Địa hình, địa thế ............................................................................................. 38
3.1.3. Tài ngun khí hậu ......................................................................................... 38
3.1.4. Tài nguyên nƣớc ............................................................................................. 39
3.1.5. Tài nguyên đất ................................................................................................ 40
3.1.6. Tài nguyên rừng ............................................................................................. 43
3.2. Điều kiện kinh tế - xã hội .................................................................................. 44
3.2.1. nguồn nhân lực ............................................................................................... 44
3.2.2. thực trạng về kinh tế-xã hội ........................................................................... 44
3.2.3. Thực trạng phát triển các ngành kinh tế ......................................................... 44
v


3.2.4. Thực trạng cơ sở hạ tầng ................................................................................ 46
3.2.5. thực trạng về văn hoá xã hội .......................................................................... 47
Chƣơng 4. Kết quả nghiên cứu ................................................................................ 49
4.1. Hiện trạng rừng huyện Sơn Động-tỉnh Bắc Giang............................................ 49
4.1.1. Hiện trạng rừng và đất lâm nghiệp................................................................. 49
4.1.2. Diện tích rừng và đất lâm nghiệp phân theo chức năng................................. 49
4.1.4. Trữ lƣợng các trạng thái rừng ........................................................................ 50
4.1.5.Độ che phủ rừng toàn huyện ........................................................................... 50
4.2.Lịch sử phát triển rừng huyên Sơn Động-Bắc Giang ........................................ 51
4.2.1. Diễn biến diện tích rừng và đất chƣa có rừng ................................................ 51

4.2.2. Tình hình mất rừng huyện Sơn Động giai đoạn 2005-2016 .......................... 51
4.2.3. Hiện trạng mất rừng huyện Sơn Động ........................................................... 53
4.3.Quy trình kỹ thuật phát hiên sớm mất rừng. ...................................................... 57
4.3.1 Chuẩn bị tƣ liệu ảnh để nghiên cứu ................................................................ 57
4.3.2 Xây dựng bản đồ hiện trạng mất rừng ............................................................ 59
4.3.3.Xác định vị trí mất rừng tại khu vực nghiên cứu ............................................ 61
4.3.4.Đánh giá độ chính xác của phƣơng pháp so với điều tra thực tế .................... 63
4.4. Giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý rừng tại huyện Sơn Động-Bắc Giang .... 67
CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KIẾN NGHỊ ............................................ 69
5.1. Kết luận ............................................................................................................. 69
5.2. Tồn Tại .............................................................................................................. 69
5.3. Kiến nghị ........................................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 71

vi


ĐĂT VẤN ĐỀ
Rừng là nguồn tài nguyên có ý nghĩa vô cùng lớn về nhiều mặt, đặc biệt là bảo
vệ môi trƣờng. Rừng là lá phổi khổng lồ giúp thanh lọc khơng khi, cung cấp nguồn
dƣỡng khí duy trì sự sống cho con ngƣời. Rừng giúp con ngƣời hạn chế thiên tai
nhƣ gió, bão, lũ lụt, lũ quét… là khu bảo tồn thiên nhiên vô giá với nhiều loại gỗ
quý hiếm, hàng ngàn loài chim, loài thú quý giá, là nguồn đề tài nghiên cứu vô tận
cho các nhà sinh vật học.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây do nhiều nguyên nhân khác nhau mà
diện tích rừng đang bị giảm đáng kể. tình trạng mất rừng suy thố rừng diễn ra tại
nhiều địa phƣơng. Có những nơi mất hàng nghìn hecta rừng mỗi năm gây ra nhiều
tác động đối với môi trƣờng và con ngƣời. Hiện nay, chúng ta đang hƣớng tới sự
phát triển bền bền vững. Phát triển kinh tế - xã hội đi đôi với bảo vệ môi trƣờng. Vì
vậy cơng tác quản lý, điều tra, theo dõi và phân tích biến động rừng hết sức quan

trọng. từ đó phát hiện sớm mất rừng và suy thối rừng để có thể đƣa ra những giải
pháp kịp thời trong công tác quản lý và phục hồi rừng.
Trƣớc đây do công nghệ thông tin chƣa phát triển, thiếu những tƣ liệu ảnh vệ
tinh, thiếu những phƣơng pháp và công nghệ xử lý dữ liệu mà việc phát hiện sớm
mất rừng, suy thối rừng cịn gặp nhiều khó khan, chủ yếu qua các cuộc tuần tra
khảo sát, dựa vào cá số liệu, báo cáo thu thập đƣợc qua sổ sách từ các năm trƣớc.
Vì vậy số liệu có độ chính xác khơng cao, phát hiện chậm, khơng kịp thời và khơng
có hiệu quả trong việc ngăn chăn mất rừng suy thoái rừng.
Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của nền khoa học hiện đại, hàng loạt
các vệ tinh có khả năng cung cấp nguồn ảnh viễn thám với độ phân giải ngày càng
cao và chu kì chụp ngắn rất thuận lợi trọng việc phát hiện sớm mất rừng suy thoái
rừng. Bên cạnh đó là sự ra đời của GIS ( Geographic Information Systems), hê
thống này có khả năng thu thập, cập nhật, quản lý, phân tích, thể hiện dữ liệu địa lý
phục vụ cho các bài toán ứng dụng lien quan tới vị trí địa lý đối tƣợng trên bè mặt
trái đất, là công cụ hỗ trợ đắc lực cho công tác quản lý, quy hoạch tài nguyên thiên
nhiên và mơi trƣờng.
Tỉnh Bắc Giang là một trong những nơi có diện tích rừng lớn đặc biệt là huyện
Sơn Động. tuy nhiên trong những năm gần đây, tình trạng mất rừng xảy ra ngày
càng nhiều. Việc phát hiện sớm mất rừng, suy thoái rừng sẽ giúp địa phƣơng đƣa ra
đƣợc cá giải pháp nhằm ngăn chặn điều đó xảy ra.
1


Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, em thực hiện đề tài khoá luận : ” Ứng
dụng viễn thám và GIS để phát hiện sớm mất rừng góp phần nâng cao hiệu
quả quản lý rừng tại huyện Sơn Động – Tỉnh Bắc Giang”.

2

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.
Giới thiệu chung về GIS và ứng dụng của GIS (Geographic
Information Systems)
- Hệ thống thông tin địa lý GIS (viết tắt của cụm từ tiếng Anh Geographic
Information Systems) là một công cụ tập hợp những quy trình dựa trên máy tính để
lập bản đồ, lƣu trữ và thao tác dữ liệu địa lý, phân tích các sự vật hiện tƣợng thực
trên trái đất, dự đoán tác động và hoạch định chiến lƣợc.Thuật ngữ này đƣợc biết
đến từ những năm 60 của thế kỉ 20 và Giáo sƣ Roger Tomlinson đƣợc cả thế giới
công nhận là cha đẻ của GIS
 Lịch sử phát triển của GIS
- Hệ thống thông tin địa lý (GIS) ra đời đánh dấu một cuộc cách mạng trong
việc mơ hình hố các sự vật hiện tƣợng trên bề mặt trái đất. Bản đồ giờ là một trong
các công cụ quan trọng trong ra quyết định, chúng có thể giúp ta trong bất kỳ lĩnh
vực nào và càng trở nên quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta ngày
nay.
- Những tiến bộ của GIS là kết quả kết hợp của rất nhiều công nghệ, các lĩnh
vực khác nhau. Cơ sở dữ liệu (DataBase), thành lập bản đồ, viễn thám (remote
sensing), tốn học, lập trình, địa lý, thiết kế với sự trợ giúp của máy tính (CAD) và
khoa học máy tính là những nhân tố quan trọng trong sự phát triển của GIS.
- Lịch sử GIS tất cả bắt đầu vào năm 1854, khi bệnh dịch tả tấn công thành
phố London, Anh. Bác sĩ ngƣời Anh, John Snow đã tạo một bản đồ về các địa điểm
bùng phát dịch, đƣờng giao thơng, đƣờng ranh giới giữa các vùng và các dịng
nƣớc.
- Khi ơng bổ sung các tính năng bản đồ, một điểu thú vị đã xảy ra:
Ông thấy rằng các trƣờng hợp mắc bệnh tả thƣờng đƣợc tìm thấy dọc theo một
nguồn nƣớc.
- Bản đồ bện dịch tả của John Snow là một sự kiện lớn kết nối địa lý học và an
tồn sức khỏe cộng đồng. Đây khơng chỉ mở đầu cho lĩnh vực phân tích khơng gian

mà cịn đánh dấu sự khởi đầu của một lĩnh vực nghiên cứu mới: Dịch tễ học
(Epidemiology) – nghiên cứu sự lây lan của dịch bệnh.
- Đến nay, John Snow đƣợc biết đến nhƣ là cha đẻ của dịch tễ học. Công việc
của John Snow đã chứng minh rằng GIS là một công cụ giải quyết vấn đề. Ông đặt
các lớp địa lý trên bản đồ giấy và khám phá ra nguồn phát sinh của bệnh dich tả.
3


Các thời kỳ phát triển của GIS:
- Trƣớc năm 1960: khoảng tối của GIS
+ Trong những năm 1950, Do máy tính thời kỳ này chƣa phát triển nên việc
tạo ra các bản đồ rất đơn giản. Họ có thể xây dựng bản đồ định tuyến xe, các bản
đồ quy hoạch mới và các điểm vị trí quan tâm, và vẽ trên giấy.
+ Với các bài tốn phân tích khơng gian, một lựa chọn là lập bản đồ lƣới
(Sieve mappin). Bản đồ lƣới đƣợc sử dụng là các lớp trong suốt đƣợc chiếu trên
bảng ánh sáng để xác định khu vực chồng lên nhau. Nhƣng điều này đi kèm với
thách thức: khu vực tính tốn kề nhau là khơng thể, dữ liệu là thơ và thƣờng khơng
chính xác và đo khoảng cách là phức tạp.
+ Đây chính là động lực để chuyển đổi từ bản đồ giấy sang bản đồ số (bản đồ
máy tính).
- 1960 – 1975: Ý tƣởng tiên phong trong GIS
+ Trong những năm 1960, Roger Tomlinson khởi xƣớng, lên kế hoạch và chỉ
đạo trực tiếp việc phát triển của hệ thống địa lý Canada (CGIS). Đây là một thời
điểm quan trọng trong lịch sử của GIS và nhiều ngƣời coi CGIS là gốc của hệ
thống thông tin địa lý. Bởi vì chỉ CGIS tiếp cận theo lớp để xử lý bản đồ. Hệ thống
CGIS đƣợc sử dụng để lƣu trữ, phân tích, và thao tác trên dữ liệu đƣợc thu thập cho
Canada Land Inventory (sử dụng các đặc tính của đất, hệ thống thốt nƣớc và khí
hậu để xác định khả năng trồng các loại cây trồng và các vùng trồng rừng). Họ
nhanh chóng nhận ra rằng dữ liệu chính xác và phù hợp là rất quan trọng để quy
hoạch đất đai và ra quyết định. Trong những năm sau CGIS đã đƣợc chỉnh sửa và

cải tiến để theo kịp với công nghệ.
+ Bên cạnh Canada, nhiều trƣờng đại học ở Mỹ cũng tiến hành nghiên cứu và
xây dựng Hệ thông tin địa lý. Trong các Hệ thông tin địa lý đƣợc tạo ra cũng có rất
nhiều hệ khơng tồn tại đƣợc lâu vì nó đƣợc thiết kế cồng kềnh mà giá thành lại cao.
Lúc đó ngƣời ta đặt lên hàng đầu việc khắc phục những khó khăn nảy sinh trong
quá trình xử lý các số liệu đồ họa truyền thống. Họ tập trung giải quyết vấn đề đƣa
bản đồ, hình dạng, hình ảnh, số liệu vào máy tính bằng phƣơng pháp số để xử lý
các dữ liệu này. Tuy kỹ thuật số hóa đã đƣợc sử dụng từ năm 1950 nhƣng điểm mới
của giai đoạn này chính là các bản đồ đƣợc số hóa có thể liên kết với nhau để tạo ra
một bức tranh tổng thể về tài nguyên thiên nhiên của một khu vực. Từ đó máy tính
đƣợc sử dụng và phân tích các đặc trƣng của các nguồn tài ngun đó, cung cấp
các thơng tin bổ ích, kịp thời cho việc quy hoạch. Việc hồn thiện một Hệ thơng tin
địa lý cịn phụ thuộc vào công nghệ phần cứng mà ở thời kỳ này các máy tính IBM
4


1401 còn chƣa đủ mạnh. Giai đoạn đầu những năm 60 của thế kỷ trƣớc đánh dấu sự
ra đời của Hệ thông tin địa lý chủ yếu đƣợc phục vụ cho công tác điều tra quản lý
tài nguyên.
+ Trong năm 1964, Howard T. Fisher lập phịng thí nghiệm Đồ họa máy tính
và phân tích khơng gian ở Harvard Graduate School of Design, nơi mà một số quan
trọng những khái niệm trong kiểm sốt dữ liệu khơng gian đƣợc phát triển và trong
những năm 1970, đã phân phối mã nguồn và hệ thống phần mềm nhƣ SYMAP,
GRID, và ODYSSEY (đƣợc xem là nguồn của các sự phát triển các phần mềm
thƣơng mại ngày nay). Năm 1968, Hội địa lý quốc tế đã quyết định thành lập Uỷ
ban thu thập và xử lý dữ liệu địa lý.
+ Trong những năm 70 ở Bắc Mỹ đã có sự quan tâm nhiều hơn đến việc bảo
vệ môi trƣờng và phát triển Hệ thông tin địa lý. Cũng trong khung cảnh đó, hàng
loạt yếu tố đã thay đổi một cách thuận lợi cho sự phát triển của Hệ thông tin địa lý,
đặc biệt là sự giảm giá thành cùng với sự tăng kích thƣớc bộ nhớ, tăng tốc độ tính

tốn của máy tính. Chính nhờ những thuận lợi này mà Hệ thông tin địa lý dần dần
đƣợc thƣơng mại hóa. Đứng đầu trong lĩnh vực thƣơng mại phải kể đến các cơ
quan, công ty: ESRI, GIMNS, Intergraph,… Chính ở thời kỳ này đã xảy ra “loạn
khuôn dạng dữ liệu” và vấn đề phải nghiên cứu khả năng giao diện giữa các khuôn
dạng. Năm 1977 đã có 54 Hệ thơng tin địa lý khác nhau trên thế giới. Bên cạnh Hệ
thông tin địa lý, thời kỳ này còn phát triển mạnh mẽ các kỹ thuật xử lý ảnh viễn
thám. Một hƣớng nghiên cứu kết hợp Hệ thông tin địa lý và viễn thám đƣợc đặt ra
và cùng bắt đầu thực hiện.
- 1975 – 1990 – Phần mềm GIS thƣơng mại
+ Khi chính phủ nhận ra những ƣu điểm của bản đồ số, điều này ảnh hƣởng
tích cực đến cơng việc tại phịng thí nghiệm đồ hoạ máy tính tại Harvard. Vào giữa
năm 1970, Phịng thí nghiệm đồ hoạ máy tinh Harvard đã phát triển GIS vector đầu
tiên đƣợc gọi ODYSSEY GIS. ARC/INFO của ESRI đã sử dụng framwork của
ODYSSEY GIS và việc này dẫn đến giai đoạn phát triển tiếp theo trong GIS –
thƣơng mại hóa phần mềm.
+ Vào cuối những năm 1970, kích thƣớc bộ nhớ và khả năng đồ họa đã đƣợc
cải thiện. Các sản phẩm máy tính lập bản đồ mới bao gồm GIMMS (Geographic
Information Making and Management Systems), MAPICS, SURFACE, GRID,
IMGRID, GEOMAP và MAP. Vào cuối những năm 1980, phân khúc này đƣợc
đánh dấu bằng việc tăng đáng kể các nhà cung cấp phần mềm GIS.
5


+ Đầu những năm 1980 M&S Computer (mà sau này trở thành Intergraph)
cùng với Bentley Systems Incorporated xây dựng nền tảng CAD, (Environmental
Systems Research Institute) ESRI, (Computer Aided Resource Information System)
CARIS, (Earth Resource Data Analysis System) ERDAS nổi lên nhƣ những phần
mềm thƣơng mại GIS, đã thành công trong việc kết hợp nhiều đặc trƣng của CGIS,
kết hợp phƣơng pháp thời kỳ đầu là tách thông tin không gian và thuộc tính với
phƣơng pháp thời kỳ thứ hai là sắp xếp thuộc tính vào trong những cấu trúc CSDL.

Song song đó, sự phát triển của hai hệ thống cơng cộng (MOSS và GRASS GIS)
bắt đầu từ những năm 1970 đến đầu những năm 1980.
+ Một trong những nhà cung cấp phần mềm GIS là ESRI – hiện là công ty
phần mềm GIS lớn nhất trên thế giới. Năm 1982, ARC/INFO chạy trên máy tính
mini đƣợc phát hành và vào năm 1986, PC ARC/INFO đã đƣợc giới thiệu chạy trên
các máy tính chạy bộ vi xử lý của Intel. ESRI hiện tại là chuyên gia hàng đầu thế
giới trong việc phát triển phần mềm GIS và đã đóng một vai trị quan trọng trong
lịch sử của GIS.
+ Ở thời điểm này, có các hội nghị đầu tiên và các xuất bản về GIS. Hộ nghị
đầu tiên của GIS diễn ra ở Anh năm 1975, với sự tham gia của các nhóm nghiên
cứu nhỏ. Hội thảo ESRI tổ chức đầu tiên vào năm 1981 thu hút sự tham gia của 18
thành viên. Các nhà tƣ vấn về GIS đã bắt đầu xuất hiện. Thuật ngữ “Geographic
Information System” đƣợc Roger Tomlinson đƣa ra đầu tiên trong bài báo của ông
năm 1968 “A Geographic Information System for Regional Planning”.
+ Thập kỷ 80 đƣợc đánh dấu bởi các nhu cầu sử dụng Hệ thông tin địa lý ngày
càng tăng với các quy mô khác nhau. Ngƣời ta tiếp tục giải quyết những tồn tại của
những năm trƣớc mà nổi lên là vấn đề số hóa dữ liệu: sai số, chuyển đổi khuôn
dạng… Thời kỳ này có sự nhảy vọt về tốc độ tính tốn, sự mềm dẻo trong việc xử
lý dữ liệu không gian. Thập kỷ này đƣợc đánh dấu bởi sự nảy sinh các nhu cầu mới
trong ứng dụng Hệ thông tin địa lý nhƣ: Khảo sát thị trƣờng, đánh giá khả thi các
phƣơng án quy hoạch, sử dụng tối ƣu các nguồn tài ngun, các bài tốn giao
thơng, cấp thốt nƣớc… Có thể nói đây là thời kỳ bùng nổ Hệ thơng tin địa lý.
+ Những năm đầu của thập kỷ 90 đƣợc đánh dấu bằng việc nghiên cứu sự hoà
nhập giữa viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý. Các nƣớc Bắc Mỹ và châu Âu
gặt hái đƣợc nhiều thành công trong lĩnh vực này. Khu vực châu Á – Thái Bình
Dƣơng cũng đã thành lập đƣợc nhiều trung tâm nghiên cứu viễn thám và Hệ thống
thông tin địa lý. Rất nhiều hội thảo quốc tế về ứng dụng viễn thám và Hệ thống
thông tin địa lý đƣợc tổ chức nhằm trao đổi kinh nghiệm và thảo luận về khả năng
phát triền các ứng dụng của công nghệ Hệ thống thông tin địa lý.
6

- 1990 – 2010 – Tăng trƣởng nhanh ngƣời sử dụng
+ Tất cả các điều kiện đã sẵn sàng cho sự xâm nhập của GIS tới ngƣời sử
dụng nhƣ:
 Máy tính rẻ hơn, nhanh hơn và mạnh mẽ hơn
 Nhiều tùy chọn phần mềm và dữ liệu sẵn có
 Việc phóng vệ tinh mới và tích hợp cơng nghệ viễn thám
Những năm 1990-2010 là thời kỳ quan trọng đánh dấu sự cất cánh thực sự của
GIS
Nhƣng những tiến bộ trong công nghệ đã vƣợt qua khả năng ngƣời dùng thông
thƣờng. Ngƣời sử dụng GIS đã không biết cách làm thế nào để tận dụng đầy đủ các
ƣu điểm công nghệ GIS. Các công ty đều e ngại áp dụng phần mềm GIS. Các quốc
gia khơng có quyền truy cập vào dữ liệu địa hình
Nhƣng qua thời gian những vấn đề này dần đƣợc giải quyết
Dần dần, tầm quan trọng của phân tích khơng gian để ra quyết định đƣợc cơng
nhận. Rồi GIS đã đƣợc giới thiệu đến các lớp học và các cơng ty. Phần mềm đã có
thể xử lý cả dữ liệu vector và raster. Có nhiều vệ tinh đƣợc phóng lên quỹ đạo, dữ
liệu đƣợc thu thập từ khơng gian có thể đƣợc sử dụng trong GIS.
Cùng với sự kết hợp của hệ thống định vị toàn cầu (GPS) đem lại cho ngƣời
sử dụng nhiều công cụ hơn nhiều so với trƣớc đây. GPS đã dẫn đƣờng cho các sản
phẩm sáng tạo vĩ đại nhƣ hệ thống định vị xe hơi và máy bay không ngƣời lái.
Cánh cửa cho GIS và GPS phát triển đã bắt đầu mở. Điều này đƣa chúng ta
đến giai đoạn phát triển tiếp theo trong lịch sử của GIS: sự bùng nổ phần mềm
nguồn mở.
- 2010 – nay – Sự bùng nổ phần mềm nguồn mở
+ Bộ vi xử lý hiện nay có tốc độ hàng GigaHertz. Card đồ họa mạnh hơn rất
nhiều so với trƣớc đây. Bây giờ chúng ta nghĩ về GIS lƣu trữ dữ liệu trong
TeraBytes, chứ khơng cịn MegaBytes.
+ Dữ liệu GIS đã trở nên phổ biến hơn. Dữ liệu TIGER, hình ảnh vệ tinh

Landsat và thậm chí cả dữ liệu LiDAR có thể tải về miễn phí. Kho trực tuyến nhƣ
7


ArcGIS Online với khối lƣợng rất lớn các dữ liệu khơng gian. Đó là một vấn đề
kiểm sốt chất lƣợng và phù hợp cho nhu cầu của bạn.
+ Các chức năng, các yêu cầu mới dƣờng nhƣ là vô tân và dƣờng nhƣ vƣợt ra
ngoài khả năng của các sản phẩm phần mềm GIS thƣơng mại.
+ Nhƣng nổi lên với sự thay đổi lớn của ngƣời sử dụng GIS trong việc xây
dựng phần mềm GIS của riêng họ theo dạng cộng tác, hay gọi là phần mềm nguồn
mở. Ƣu điểm lớn nhất là ngƣời sử dụng đƣợc dùng miễn phí.
+ Nguồn mở đang trở thành xu hƣớng chủ đạo ngày nay. Chúng ta đang dần
bƣớc vào một kỷ nguyên của phần mềm GIS nguồn mở ví dụ nhƣ phần mềm QGIS.
Mặc dù vậy vẫn ln có một chỗ cho các phần mềm GIS thƣơng mại. Các công ty
phần mềm giống nhƣ ESRI cung cấp các giải pháp đến thực tế bất kỳ các bài tốn
về khơng gian tồn tại ngày nay.
 Ứng dụng của GIS
 Vì GIS đƣợc thiết kế nhƣ một hệ thống chung để quản lý dữ liệu khơng gian,
nó có rất nhiều ứng dụng trong việc phát triển đô thị và môi trƣờng tự nhiên nhƣ là:
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 hoả và bệnh tật. Trong phần lớn
lĩnh vực này, GIS đóng vai trị nhƣ là một công cụ hỗ trợ quyết định cho việc lập kế
hoạch hoạt động.
- ứng dụng GIS trong môi trƣờng
Theo những chun gia GIS kinh nghiệm nhất thì có rất nhiều ứng dụng đã
phát triển trong những tổ chức quan tâm đến mơi trƣờng. Với mức đơn giản nhất
thì ngƣời dùng sử dụng GIS để đánh giá mơi trƣờng, ví dụ nhƣ vị trí và thuộc tính
của cây rừng. Ứng dụng GIS với mức phức tạp hơn là dùng khả năng phân tích của
GIS để mơ hình hóa các tiến trình xói mịn đất sƣ lan truyền ơ nhiễm trong mơi
trƣờng khí hay nƣớc, hoặc sự phản ứng của một lƣu vực sông dƣới sự ảnh hƣởng

của một trận mƣa lớn. Nếu những dữ liệu thu thập gắn liền với đối tƣợng vùng và
ứng dụng sử dụng các chức năng phân tích phức tạp thì mơ hình dữ liệu dạng ảnh
(raster) có khuynh hƣớng chiếm ƣu thế.
- ứng dụng trong thuỷ văn
Trong lĩnh vực này GIS đƣợc dùng nhƣ là một hệ thống đáp ứng nhanh, phục
vụ chống thiên tai nhƣ lũ quét ở vùng hạ lƣu, xác định tâm bão, dự đoán các luồng
chảy, xác định mức độ ngập lụt, từ đó đƣa ra các biện pháp phịng chống kịp thời...
vì những ứng dụng này mang tính phân tích phức tạp nên mơ hình dữ liệu khơng
gian dạng ảnh (raster) chiếm ƣu thế
- ứng dụng trong nông nghiệp và quản lý đất đai
8


Những ứng dụng đặc trƣng: Giám sát thu hoạch, hệ thống quản lý đất đai, dự
báo về hàng hoá, nghiên cứu về đất trồng, kế hoạch tƣới tiêu, kiểm tra nguồn nƣớc.
- ứng dụng trong dịch vụ tài chính
GIS đƣợc sử dụng trong lĩnh vực dịch vụ tài chính tƣơng tự nhƣ là một ứng
dụng đơn lẻ. Nó đã từng đƣợc áp dụng cho việc xác định vị trí những chi nhánh
mới của Ngân hàng. Hiện nay việc sử dụng GIS đang tăng lên trong lĩnh vực này,
nó là một cơng cụ đánh giá rủi ro và mục đích bảo hiểm, xác định với độ chính xác
cao hơn những khu vực có độ rủi ro lớn nhất hay thấp nhất. Lĩnh vực này đòi hỏi
những dữ liệu cơ sở khác nhau nhƣ là hình thức vi phạm luật pháp, địa chất học,
thời tiết và giá trị tài sản.
- ứng dụng GIS trong y tế
Ngoại trừ những ứng dụng đánh gía, quản lý mà GIS hay đƣợc dùng, GIS cịn
có thể áp dụng trong lĩnh vực y tế. Ví dụ nhƣ, nó chỉ ra đƣợc lộ trình nhanh nhất
giữa vị trí hiện tại của xe cấp cứu và bệnh nhân cần cấp cứu, dựa trên cơ sở dữ liệu
giao thông. GIS cũng có thể đƣợc sử dụng nhƣ là một cơng cụ nghiên cứu dịch
bệnh để phân tích nguyên nhân bộc phát và lây lan bệnh tật trong cộng đồng.
- ứng dụng GIS cho chính quyền địa phƣơng

Chính quyền địa phƣơng là một trong những lĩnh vực ứng dụng rộng lớn nhất
của GIS, bởi vì đây là một tổ chức sử dụng dữ liệu không gian nhiều nhất. Tất cả
các cơ quan của chính quyền địa phƣơng có thể có lợi từ GIS. GIS có thể đƣợc sử
dụng trong việc tìm kiếm và quản lý thửa đất, thay thế cho việc hồ sơ giấy tờ hiện
hành. Nhà cầm quyền địa phƣơng cũng có thể sử dụng GIS trong việc bảo dƣỡng
nhà cửa và đƣờng giao thơng. GIS cịn đƣợc sử dụng trong các trung tâm điều
khiển và quản lý các tình huống khẩn cấp.
- ứng dụng GIS trong thị trƣờng bán lẻ
Phần lớn siêu thị vùng ngoại ô đƣợc xác định vị trí với sự trợ giúp của GIS.
GIS thƣờng lƣu trữ những dữ liệu về kinh tế-xã hội của khách hàng trong một vùng
nào đó. Một vùng thích hợp cho việc xây dựng mơt siêu thị có thể đƣợc tính tốn
bởi thời gian đi đến siêu thị, và mơ hình hoá ảnh hƣởng của những siêu thị cạnh
tranh. GIS cũng đƣợc dùng cho việc quản lý tài sản và tìm đƣờng phân phối hàng
ngắn nhất.
- ứng dụng GIS trong giao thơng
GIS có khả năng ứng dụng đáng kể trong lĩnh vực vận tải. Việc lập kế hoạch
và duy trì cở sở hạ tầng giao thông rõ ràng là một ứng dụng thiết thực, nhƣng giờ
đây có sự quan tâm đến một lĩnh vực mới là ứng dụng định vị trong vận tải hàng
hải, và hải đồ điện tử. Loại hình đặc trƣng này đòi hỏi sự hỗ trợ của GIS.
9


- ứng dụng cho các dịch vụ điện, nƣớc, gas, điện thoai…
Những công ty trong lĩnh vực này là những ngƣời dùng GIS linh hoạt nhất, GIS
đƣợc dùng để xây dựng những cơ sở dữ liệu là cái thƣờng là nhân tố của chiến lƣợc
công nghệ thông tin của các công ty trong lĩnh vự này. Dữ liệu vecto thƣờng đƣợc
dùng trong các lĩnh vực này. những ứng dụng lớn nhất trong lĩnh vực này là
Automated Mapping và Facility Management (AM-FM). AM-FM đƣợc dùng để
quản lý các đặc điểm và vị trí của các cáp, valve... Những ứng dụng này địi hỏi
những bản đồ số với độ chính xác cao.

Một tổ chức dù có nhiệm vụ là lập kế hoạch và bảo dƣỡng mạng lƣới vận
chuyền hay là cung cấp các dịch vụ về nhân lực, hỗ trợ cho các chƣơng trình an
tồn cơng cộng và hỗ trợ trong các trƣờng hợp khẩn cấp, hoặc bảo vệ mơi trƣờng,
thì cơng nghệ GIS ln đóng vai trị cốt yếu bằng cách giúp cho việc quản lý và sử
dụng thông tin địa lý một cách hiệu quả nhằm đáp ứng các yêu cầu hoạt động và
mục đích chƣơng trình của tổ chức đó.
1.2.

Giới thiêu về viễn thám-ứng dụng của viễn thám

- Viễn thám - Remote Sensing đƣợc định nghĩa nhƣ một khoa học nghiên cứu
các phƣơng pháp thu nhận, đo lƣờng và phân tích thơng tin của đối tƣợng (vật thể)
mà khơng có những tiếp xúc trực tiếp với chúng.
- Có thể hiểu đơn giản: viễn thám là thăm dò từ xa về một đối tƣợng hoặc hiện
tƣợng mà khơng có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tƣợng hoặc hiên tƣợng đó.
1.2.1. Lịch sử phát triển của viên thám
- sƣ phát triến của kỹ thuật viễn thám gắn liền với sự phát triển của kỹ thuật
chụp ảnh. Năm 1858 G.F.Toumachon ngƣời Pháp đã sứ dụng khinh khí cầu bay ở
độ cao 80 mét để chụp ánh từ trên không, từ sự việc này mà năm 1858 đƣợc coi là
năm khai sinh ngành kỳ thuật viễn thám.
- Năm 1894 Aine Laussedat đã khởi dẫn một chƣơng trình sử dụng ảnh cho
mục đích thành lập bản đồ địa hình (Thomas, 1999).
- sƣ phát triển của ngành hàng không đã tạo nên một công cụ tuyệt vời trong
việc chụp ảnh từ trên không những vùng lựa chọn và có điều khiển. Những bức ảnh
đầu tiên đƣợc chụp từ máy bay do Xibur Wright thục hiện năm 1909 trên vùng
Centocalli ở Itaba.
- Các máy ảnh tự động có độ chính xác cao dần dần đƣợc đƣa vào thay thế các
máy ảnh chụp bằng tay.
- Năm 1929 ở Liên xô cũ đã thành lập viện nghiên cứu ảnh hàng không
10

Leningrad, viện đã sử dụng ảnh hàng không để nghiên cứu địa mạo, thực vật, thổ
nhƣỡng.
- Trong chiến tranh thế giới lần thứ hai những cuộc thử nghiệm nghiên cứu
các tinh chất phản xạ phổ của bề mặt địa hình và chế thử các lớp cán quang cho
chụp ảnh màu hồng ngoại đã đƣợc tiến hành. Dựa trên kỹ thuật này một kỹ thuật do
thám hàng không đã ra đời.
- Trong vùng sóng dài của sóng điện từ, các hệ thống siêu cao tần tích cực
(RADAR) đã đƣợc thiết kế và sử dụng từ đầu thế kỷ này. Dầu tiên ngƣời ta sử dụng
để theo dõi và phát hiện những vật thể chuyển động, nghiên cứu tầng ion. Trong
chiến tranh thế giới thứ hai, kỹ thuật RADAR phát triển mạnh mẽ.
- vào giữa những năm 50 này ngƣời ta tập trung nghiên cứu nhiều vào việc
phát triến các hệ thống RADAR ảnh cửa mở thực. Hệ thống RADAR có cửa mở
tổng hợp (Syntheric Aparture Radar - SAR) cũng đƣợc xúc tiến nghiên cứu.
- Vào năm 1956, ngƣời ta đã thực hiện thử nghiệm khả năng ảnh máy bay
trong việc phân loại và phát hiện kiểu thực vật. vào những năm 1960 nhiều cuộc
thử nghiệm về ứng dụng ảnh hồng ngoại màu và đa phổ đã đƣợc tiến hành dƣới sự
bảo trợ của cơ quan quốc gia hàng không Hoa Kỳ.
- 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
mang tính tồn cầu về các hành tinh và môi trƣờng xung quanh.
- 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.
- 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 bề mặt mặt đất.
- Trong vòng hơn thập kỷ gần đây kỹ thuật viễn thám đƣợc hoàn thiện dần dần
không những đối với những thiết bị thu đặc biệt mà nhiều nƣớc dự kiến kế hoạch

phóng vệ tinh điều tra tài nguyên nhƣ Nhật, Ấn Độ, các nƣớc châu Âu.
- Tổ chức EOS phóng vệ tinh mang máy thu MODIS (100 kênh) và HIRIS
(200 kênh) lên quỹ đạo. Nhiều phần mềm xử lý ảnh số đã ra đời làm cho nó trở
thành một kỹ thuật quan trọng trong điều tra điều kiện và đánh giá tài nguyên thiên
nhiên và quản lý môi trƣờng.
- Ngày nay tia laze cũng đƣợc ứng dụng trong viễn thám. Hiện nay nó đƣợc sử
dụng chủ yếu cho mục đích nghiên cứu trong khí quyển, làm bản đồ địa hình và
nghiên cứu lớp phủ bề mặt bằng hiệu ứng huỳnh quang.
11


- Viễn thám ngay nay đã đƣợc cung cấp những thông thin tổng hợp hoặc
những thông tin tức thời để có thể khắc phục một loạt các vấn đề về thiên tai, theo
dõi sự biến động của các tài nguyên hồi phục ( nƣớc, sinh vật…).
Bảng 1.1 Sự phát triển của viễn thám ( Nguyễn Xuân Đài 2002)
Thời gian (năm)
Sự kiện
1800
Phát hiện ra tia hồng ngoại
1839
Bắt đầu phát minh kỹ thuật chụp ảnh đen trắng
1847
Phát hiện cả dài 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
1920-1920

Giải đốn từ khơng trung
1920-1930
Phát triển ngành chụp ảnh và đo ảnh hàng không
1930-1940
Phát triển kỹ thuật rardar (Đức, Mỹ, Anh)
1940
Phân tích và ứng dụng ảnh chụp từ máy bay
1950
Xác định dải phổ từ vùng nhìn thấy đến khơng nhìn thấy
1950-1960
Nghiên cứu sâu về ảnh cho mục đích quân sự
12-4-1961
Liên Xơ phóng thành cơng tàu vũ trụ có ngƣời lái và
chụp ảnh trái đất từ ngoài vũ trụ
1960-1970
Lần đầu tiên sử dụng thuật ngữ ảnh 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 của bộ cảm. phát triển nhiều kỹ thuật
xử lý mới.
1.2.2. Lịch sử phát triển ảnh viễn thám ở Việt Nam
- Kỹ thuật viễn thám đã đƣợc vào sử dụng ở Việt Nam từ năm 1976 ( Viện

điều tra quy hoạch rừng).
- Mốc quan trọng để đánh dấu sự phát triển của viễn thám ở Việt Nam là sự
hợp tác nhiều bên của chƣơng trình vũ trụ quốc tế (Inter Kosmos) nhân chuyến bay
kết hợp Xô-Việt tháng 7-1980.
- 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
12


của chuyến bay vũ trụ Xơ-Việt năm 1980 trong đó có một phần quan trọng là sử
dụng ảnh đa phổ MKF-6 vào mục đíc thành lập một loạt các bản đồ chuyên đề nhƣ:
đất, địa chất, sử dụng đất, tài nguyên nƣớc, thuỷ văn, rừng….
- Uỷ ban 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. Chƣơng trình trên tập trung vào các vấn đề:
 Thành lập 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 sông….
 Vấn đề nghiên cứu các đặc trƣng của phổ phản xạ.
 Vấn đề nhận dạng trong viễn thám để xây dựng 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 viễn thám. Trong đó đáng
chú ý nhất là:
1.
Hệ xử lý ảnh số ROBOTRON
2.
Thiết bị tổng hợp ảnh màu
3.
Phịng thí nghiệm kỹ thuật ảnh

- Từ những năm 1990 nhiều ngành đã đƣa công nghệ viễn thám vào 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.
- Công nghệ viễn thám kết hợp với hệ thống 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 đieeuf
tra khảo sát điều kiện tự nhiên và tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi trƣờng, giảm
thiếu tới mức thấp nhất các thiên tai ở một số vùng.
- Cũng từ năm 1990 viễn thám ở nƣớc ta cũng chuyển dần từng bƣớc từ công
nghệ tƣơng tự sang công nghệ số kết hợp hệ thống thông tin đia lý vì vậy hiện nay
chúng ta có thể xử lý nhiều 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 phổ biến
trên thế giới nhƣ: ENVI, ERDAS, PCI, ER MAPPER, OCAPI… cùng với các phần
mềm xây dựng hệ thống thông tin đại lý.
- Đến nay ở Việt Nam chƣa có trung tâm Viễn Thám Quốc Gia nhƣng do yêu
cầu cấp thiết của ngành nên đã hình thành 20 trung tâm và phịng viễn thám, đó là
cơ sở nghiên cứu và đƣa tiến bộ kỹ thuật viễn thám vào ứng dụng vào công tác và
chuyên môn nhƣ:
 Trung tâm viễn thám tổng cục địa chính
13


 Phòng viễn thám của Viện điều tra quy hoạch rừng Bộ lâm nghiệp (cũ) nay
là Bộ nông nghiệp và phát triển nơng thơn.
 Các phịng địa chất Ảnh của liên đoàn địa chất-bản đồ địa chất và intergeo
cảu Tổng cục địa chất
 Trung tâm viễn thám và địa chất-Viện địa chất, trung tâm khoa học tự nhiên
và công nghệ quốc gia
 Trung tâm liên ngành viễn thám và GIS của trung tâm khoa học tự nhiên và
công nghệ quốc gia với Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn
 Bộ phận viễn thám của Viện quy hoạch vàt thiết kế nông nghiệp, Bộ nông

nghiệp và phát triển nông thôn
 Các trạm thu ảnh khi tƣợng của trung tâm khí tƣợng thuỷ văn
1.2.3. Ứng dụng của viễn thám trong lâm nghiệp
Trong lâm nghiệp ảnh viễn thám đƣợc sử dụng chủ yếu để phân loại rừng và
các thảm thực vật, qua đó xây dựng đƣợc các bản đồ hiện trạng rừng. Ngƣời ta
thƣờng căn cứ vào sự khác biệt của đặc điểm phản xạ của các loại rừng và lớp phủ
thực vật với các đội tƣợng khác để xây dựng những chỉ số phân loại rừng và lớp
phủ thực vật từ ảnh. Quang phổ của thực vật thƣờng đạt giá trị cực đại ở vùng màu
lục (0,52-0,6μm), vùng cận hồng ngoại (0,76-0,9μm) và vùng hồng ngoại (1,581,75μm) đồng thời đạt giá trị cực tiểu ở vùng màu đỏ (0,63-0,69μm). Vì vậy các chỉ
số phổ thực vật thƣờng đƣợc cấu tạo từ các biểu thức cộng trừ, chia các giá trị của
kênh màu lục, cận hồng ngoại, hồng ngoại và kênh đỏ. Chúng đƣợc sử dụng để xác
định những đặc điểm khác nhau của thực vật nhƣ: sinh khối, chỉ số diện tích lá, khả
năng quang hợp…
Một số chỉ số thực vật phổ biến nhất đƣợc sử dụng để phân loại rừng và lớp
phủ thực vật trên ảnh:
- Chỉ số thực vật NDVI (normalized difference vegetation index)
NDVI = (IR-R)/(IR+R)
Trong đó IR là giá trị bức xạ của bƣớc sóng cận hồng ngoại (near infrared), R
là giá trị của bƣớc sóng nhìn thấy (visible). Chỉ số thực vật đƣợc sử dụng rất rộng
rãi để xác định mật độ phân bố của thảm thực vật, đánh giá trạng thái sinh trƣởng
và phát triển của cây trồng, làm cơ sở dữ liệu để dự báo sâu bệnh, hạn hán, diện
tích năng suất và sản lƣợng cây trồng….
- Chỉ số thực vật RVI (ratio vegetion index)
RVI = IR/R
RVI thƣờng dùng để xác định chỉ số diện tích lá, sinh khối khơ của lá và hàm
14


lƣợng chất diệp lục trong lá. Vì vậy RVI đƣợc dùng để đánh giá mức độ che phủ và
phân biệt các lớp thảm thực vật khác nhau nhất là những thảm thực vật có đơ che

phủ cao.
- Chỉ số thực vật sai khác DVI (difference vegetion index) hay còn gọi là chỉ
số thực vật môi trƣờng EVI (environmental vegetion index), chỉ số thực vật cây
trồng CVI (crop vegetion index)
DVI = IR-R
- Chỉ số màu xanh thực vật GVI (green vegetation index)
GVI=1.6225CH2– 2.2978CH1 + 11.0656
Trong đó CH2 và CH1 là quang phổ của các bƣớc sóng cận hồng ngoại và bƣớc
sóng nhìn thấy của vệ tinh NOAA/AVHRR. Hệ số GVI có ƣu điểm là giảm đƣợc
mức tối thiểu sự ảnh hƣởng của đất đai đến chỉ số thực vật.
- Chỉ số màu sáng thực vật LVI (light vegetation index)
Năm 1976 R. J. Kauth và G. S Thomas đã tìm đƣợc mối liên hệ giữa chỉ số hạn hán
thực vật và số liệu vệ tinh TM:
LVI=0.3037b1+0.2793b2+0.4743b3+0.5585b4+0.5082b5+0 .1863b7
Trong đó b1-b7 là quang phổ của các bƣớc sóng khác nhau của ảnh vệ tinh TM.
- Chỉ số úa vàng thực vật YVI (yellow vegetation index)
YVI = (R+G)/2
Trong đó R là quang phổ bƣớc sóng nhìn thấy (0.63-0.69), G bƣớc sóng xanh
(0.52-0.60). Chỉ
số này chỉ mức độ hạn hán của thực vật
- Chỉ số màu nâu thực vật BVI (brown vegetation index)
BVI=(b5+b7)/2
Chỉ số này phản ánh mức độ thiếu nƣớc của thực vật. Chỉ số này còn đƣợc dùng để
đánh giá tác hại của sâu bệnh đối với cây trồng. Do các chỉ số viễn thám thực vật
rất phong phú vì vậy hồn tồn có khả năng sử dụng các thông tin viễn thám để giải
quyết nhiều vấn đề khác nhau trong sản xuất nông nghiệp.
1.2.4. Một số loại ảnh viễn thám
Ngày nay anhr viên thám đƣợc sử dụng khá phổ biến trong nhiều lĩnh vực và
mang lại nhiều ƣu điểm vƣợt trội so với các phƣơng pháp nghiên cứu truyền thống.
sử dụng ảnh viễn thám có thể xác định nhanh về đối tƣợng và có thể theo dõi sự

biến động của chúng thơng qua các bức ảnh đa phổ, đa thời gian và độ phân giải
15


không gian cao. Các vệ tinh ngày nay ngày càng hoàn thiện sẽ là nguồn tƣ liệu
quan trọng cho các nghiên cứu thuộc các lĩnh vực khác nhau, trong đó có theo dõi
sự biến động tài nguyên rừng.
Ƣu điểm của việc sử dụng ảnh viễn thám so với điều tra mặt đất là: cung
cấp một bức ảnh toàn cảnh về phân bố của rừng trên một diện tích rộng, lƣu trữ
đƣợc những biến đổi về động thái của rừng theo thời gian, phản ánh đƣợc những
thong tin mà mắt thƣờng khó có thể nhìn thấy đƣợc. Hiện nay, trên thế giới có rất
nhiều vệ tinh cung cấp ảnh có độ phân giải khơng gian, bƣớc sóng, số lƣợng kênh
phổ và chu kì bay chụp khác nhau, từ các ảnh đa phổ tới ảnh siêu phổ, bƣớc sóng
biến động từ nhìn thấy tới siêu cao tần, độ phân giải không gian <1m tới vài km,
chu kì bay chụp có thể từ 30 phút tới tuần hoặc tháng. Mỗi loại ảnh viễn thám khác
nhau lại có đặc điểm về độ phân giải khơng gian, bƣớc sóng, chu kỳ bay chụp khác
nhau. Dƣới đây là đặc điểm một số loại ảnh viễn thám đƣợc sử dụng phổ biến trên
thế giới cũng nhƣ Việt Nam.
1.2.4.1. Ảnh Landsat
- Ảnh Landsat có nhiều thế hệ với số lƣợng kênh phổ và độ phân giải khác
nhau. Tuy nhiên, thế hệ ảnh Landsat TM đƣợc thu từ vệ tinh Landsat-4 và -5 và ảnh
Landsat ETM+ đƣợc thu từ vệ tinh Landsat-7 đƣợc sử dụng phổ biến nhất. Ảnh
Landsat TM gồm 6 kênh phổ nằm trên dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại với độ
phân giải không gian 30mx30m và một giải phổ hồng ngoại nhiệt ở kênh 6, độ
phân giải 120mx120m để đo nhiệt độ bề mặt. Ảnh Landsat ETM+ ghi phổ trên 8
kênh ở các bƣớc sóng giống nhƣ của ảnh Landsat TM, điều khác biệt là ở Landsat
ETM+, kênh hồng ngoại nhiệt (Thermal) có độ phân giải cao hơn (60mx60m) và có
thêm kênh tồn sắc (Pan) với độ phân giải không gian là 15mx15m.
- Ảnh Landsat đƣợc ứng dụng trong nghiên cứu của nhiều lĩnh vực từ nghiên
cứu hiện trạng đến giám sát biến động và đƣợc sử dụng phổ biến nhất, với giá

thành thấp, dƣới đây đề tài thống kê những ứng dụng chính của ảnh Landsat trong
nghiên cứu:
- Kênh phổ xanh lam (0,45μm -0,52μm) đƣợc ứng dụng nghiên cứu đƣờng
bờ, phân biệt thực vật và đất, lập bản đồ về rừng và xác định các đối tƣợng khác.
- Kênh phổ xanh lục (0,52μm -0,60μm), đƣợc dùng để đo phản xạ cực đại phổ
lục của thực vật, xác định trạng thái thực vật, xác định các đối tƣợng khác.
- Kênh phổ đỏ (0,63μm -0,69μm), dùng xác định vùng hấp thụ chlorophyl
giúp phân loại thực vật, xác định các đối tƣợng khác.
- Kênh phổ cận hồng ngoại (0,76μm -0,90μm), dùng xác định các kiểu thực
vật, trạng thái và sinh khối, độ ẩm của đất.
16


- Kênh hồng ngoại sóng ngắn (1,55-1,75μm; 2,08-2,35μm), đƣợc sử dụng để
xác định độ ẩm của thực vật và đất, nghiên cứu về đá khoáng, tách tuyết và mây.
- Kênh hồng ngoại nhiệt (10,4μm -12,5μm), đƣợc dùng để xác định thời điểm
thực vật bị sốc, độ ẩm của đất và thành lập bản đồ nhiệt.
- Kênh tồn sắc 0,52-0,9: vói độ phân giải thấp và giải phổ liên tục, ảnh của
kênh này đƣợc sử dụng để chồng ghép với các kênh ảnh khác, từ đó đo vẽ chính
xác các đối tƣợng.
Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật của ảnh landsat ETM+, landsat7
kênh
Bƣớc sóng (μm)
tên kênh phổ
Độ phân giải (m)
ETM+1
0,45-0,52
Xanh lam
30
ETM+2

0,52-0,60
xanh lục
30
ETM+3
0,63-0,69
Đỏ
30
ETM+4
0,76-0,90
Cận hồng ngoại
30
ETM+5
1,55-1,75
Hồng ngoại sóng ngắn
30
ETM+6
10,4-12,5
Hồng ngoại nhiệt
60
ETM+7
2,08-2,35
Hồng ngoại sóng ngắn
30
ETM+8
0,52-0,90
Tồn sắc
15
Bảng 1.3. Một số thông số các kênh phổ của ảnh landsat8
Kênh
Tên kênh phổ

Bƣớc sóng(μm)
Độ phân giải(m)
1
Coastal aerosol
0,433-0,453
30
2
Blue
0,450-0,515
30
3
Band-3 Green
0,525-0,600
30
4
Red
0,630-0,680
30
5
Near Infrared
0,845-0,885
30
(NIR)
6
SWIR 1
1,560-1,660
30
7
SWIR 2
2,100-2,300

30
8
Panchromatic
0,500-0,680
15
9
Cirrus
1,360-1,390
30
10
Thermal Infrared 10,3-11,3
100
(TRI) 1
11
Thermal Infrared 11,5-12,5
100
(TRI) 2

17


1.2.4.2. Ảnh SPOT
- Vào đầu năm 1978 chính phủ Pháp quyết định phát triển chƣơng trình SPOT
(Système Pour l’Observation de la Terre) với sự tham gia của Bỉ và Thụy Điển. Hệ
thống vệ tinh viễn thám do Trung tâm nghiên cứu Không gian (Centre National
d’Etudes Spatiales – CNES) của Pháp chế tạo và phát triển. Vệ tinh đầu tiên của
SPOT-1 đƣợc phóng lên quỹ đạo năm 1986, tiếp theo là SPOT-2, SPOT-3, SPOT4, và SPOT-5 lần lƣợt vào các năm 1990, 1993, 1998, và 2002 trên đó mang hệ
thống quét CCD.
- Vệ tinh SPOT bay ở độ cao 832Km, góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo là
0

98.7 , thời điểm bay qua xích đạo là 10h30’ và chu kỳ lăp trong 26 ngày. Các thế
hệ vệ tinh SPOT 1,2,3 có bộ cảm HRV( High Resolution Visible) với kênh toàn sắc
(0,51 – 0,73µm) độ phân giải 10m; ba kênh đa phổ có độ phân giải 20m, phân bố
trong vùng sóng nhìn thấy gồm xanh lục (0,5-0,59µm), đỏ (0,61 – 0,68m), gần
hồng ngoại (0,79 – 0,89µm). Mỗi cảnh có độ bao phủ mặt đất là 60km x 60km. Vệ
tinh SPOT 4 với kênh tồn sắc (0,49-0,71 µm); ba kênh đa phổ HRV tƣơng đƣơng
với ba kênh truyền thống HRV; thêm kênh hồng ngoại (1,58-1,75µm) có độ phân
giải 20m. Khả năng chụp nghiêng của SPOT cho phép tạo cặp ảnh lập thể từ hai
ảnh chụp vào hai thời điểm với các góc chụp nghiêng khác nhau.
- Vệ tinh SPOT-5 phóng lên quỹ đạo ngày 03/05/2002, đƣợc trang bị một cặp
Sensor HRG ( High Resolution Geometric) là loại Sensor ƣu việt hơn các loại trƣớc
đó. Mỗi một Sensor HRG có thể thu đƣợc ảnh đổi với độ phân giải 5m đen-trắng và
10m với ảnh mầu. Với kỹ thuật xử lý ảnh đặc biệt, có thể đạt đƣợc ảnh độ phân giải
2,5m, trong khi đó dải chụp phủ mặt đất của ảnh vẫn đạt 60km đến 80km. Đây
chính là ƣu điểm của ảnh SPOT, điều mà các loại ảnh vệ tinh cùng thời khác ở độ
phân giải này đều không đạt.
- Kỹ thuật thu ảnh HRG cho phép định vị ảnh với độ chính xác nhỏ hơn 50m
nhờ hệ thống định vị vệ tinh DOGIS và Star Tracker lắp đặt trên vệ tinh. Trên vệ
tinh SPOT-5 còn lắp thêm 2 máy chụp ảnh nữa. Máy thứ nhất HSR (High
Resolution Stereoscopic) – Máy chụp ảnh lập thể lực phân giải cao. Máy này chụp
ảnh lập thể dọc theo đƣờng bay với độ phủ 120 x 600km. Nhờ ảnh lập thể đọ phủ
rộng này tạo lập mô hình số độ cao (DEM) với độ chính xác 10m mà không cần tới
điểm khống chế mặt đất. Máy chụp ảnh thứ 2 mang tên VEGETATION giống nhƣ
VEGETATION lắp trên vệ tinh SPOT-4 hàng ngày chụp ảnh mặt đất trên một dãi
rộng 22,5km với kích thƣớc pixel 1x1km trong 4 kênh phổ. Ảnh VEGETATION
đƣợc sử dụng rất hữu hiệu cho mục đích theo dõi biến động địa cầu và đo vẽ bản đồ
hiện trạng đất.
18

- Hai vệ tinh SPOT 4 và SPOT 5 có thêm kênh phổ chụp SWIR nằm phía trên
ba kênh phổ của các vệ tinh SPOT trƣớc đó, nhờ vậy rất thuận lợi cho nghiên cứu
về độ ẩm và lớp phủ thực vật. Sự cải tiến này đã tạo ra rất nhiều ứng dụng cho nông
nghiệp, nghiên cứu hiện trạng đất và quản lý tài nguyên thiên nhiên.

19