Ứng dụng GIS và viễn thám để đánh giá biến động thảm thực vật ở khu dự trữ sinh quyển cù lao chàm hội an, tỉnh quảng nam giai đoạn năm 1995 đến năm 2015

i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu do chính
tơi thực hiện. Kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực
và chưa được ai công bố trong bất cứ cơng trình nào khác.
Tác giả

Lê Thị Thu Thảo

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


ii
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Nơng lâm Huế, Phịng
Đào tạo sau Đại học, các thầy cô giáo Khoa Tài nguyên đất và Môi trường Nông
nghiệp đã tạo điều kiện giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến TS. Phạm Hữu Tỵ, người
thầy tâm huyết đã tận tình hướng dẫn, động viên khích lệ, dành nhiều thời gian và định
hướng, chỉ bảo tơi trong q trình thực hiện luận văn.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban quản lý Khu bảo tồn biển Cù Lao
Chàm, Phòng Tài nguyên và Môi trường thành phố Hội An, UBND thành phố Hội An
đã giúp đỡ, tạo điều kiện trong quá trình triển khai điều tra thu thập số liệu thực tế
phục vụ cho nghiên cứu luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn ân tình đến gia đình, bạn bè và người thân của
tôi đã động viên, truyền những nhiệt huyết để tơi hồn thành luận văn.

Tác giả

Lê Thị Thu Thảo

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iii
TÓM TẮT
1. Lý do chọn đề tài
Khu dự trữ sinh quyển Cù Lao Chàm – Hội An được UNESCO công nhận là Khu
dự trữ sinh quyển thế giới vào tháng 5 năm 2009. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu
đang gây ra nhiều tác động có hại đến nguồn tài nguyên của nước ta, Cù Lao Chàm là
một trong nhiều điểm nóng bị ảnh hưởng mạnh mẽ, làm mơi trường sống của thảm
thực vật nơi đây bị thay đổi ít nhiều. Vì vậy, việc ứng dụng cơng nghệ viễn thám vào
công tác quản lý các nguồn tài nguyên làm tiền đề trong xây dựng kịch bản biến đổi
khí hậu cho vùng là cần thiết.
Xuất phát từ tình hình thực tiễn nêu trên đã thúc đẩy việc nghiên cứu vấn đề:
“Ứng dụng GIS và viễn thám để đánh giá biến động thảm thực vật ở Khu dự trữ
sinh quyển Cù Lao Chàm - Hội An, tỉnh Quảng Nam giai đoạn năm 1995 đến
năm 2015”.
2. Đối tượng nghiên cứu
Đề tài tiến hành nghiên cứu ở Khu dự trữ sinh quyển Cù Lao Chàm. Nghiên cứu
tập trung vào hai đối tượng là đất rừng và dừa nước. Ngồi ra, đề tài cịn lựa chọn các hộ
gia đình, cá nhân có đất trồng dừa nước bị chuyển đổi sang loại hình khác để điều tra.
3. Phương pháp nghiên cứu
3.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
Thu thập các số liệu thống kê đất đai, các văn bản pháp lý và các cơng trình
nghiên cứu có liên quan hoặc có nội dung tương tự với đề tài.
3.2. Phương pháp thu thập số liệu sơ cấp
Trong phương pháp thu thập số liệu sơ cấp, đề tài đã sử dụng các phương pháp
như phương pháp điều tra trực tiếp các cán bộ chuyên môn; phương pháp thu thập dữ
liệu ảnh viễn thám năm 1995, 2009, 2015 để giải đoán; phương pháp thu thập các loại bản

đồ của khu vực nghiên cứu và phương pháp điều tra thực địa để phục vụ cho công tác
chọn mẫu giải đoán ảnh và tiến hành đối chiếu với thực địa đánh giá độ chính xác của
bản đồ.
3.3. Phương pháp viễn thám và GIS
- Phương pháp viễn thám: sử dụng phần mềm ENVI 4.7 để nắn ảnh, cắt ảnh theo
ranh giới khu vực nghiên cứu, giải đốn, đánh giá độ chính xác kết quả giải đoán và xử
lý ảnh sau khi giải đoán.
- Phương pháp GIS: sử dụng phần mềm ArcGIS 10.2.2 để biên tập, chồng ghép
bản đồ và thống kê diện tích biến động.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


iv
3.4. Phương pháp xử lý số liệu
Đề tài sử dụng phần mềm Excel và ArcGIS 10.2.2 để tính tốn, lập bảng biểu, sơ
đồ mơ hình hóa số liệu.
4. Kết quả nghiên cứu
Từ các ảnh viễn thám Landsat năm 1995, 2009 và 2015 ở Khu sinh quyển, xây
dựng được bản đồ hiện trạng và chồng xếp chúng thành bản đồ biến động bằng phần
mềm ArcGIS, sử dụng phương pháp phân tích biến động để thống kê được diện tích
biến động và đưa ra nguyên nhân biến động. Sau đó đề xuất các giải pháp nhằm bảo
tồn thảm thực vật ở Khu sinh quyển.
Trên cơ sở đánh giá biến động đất rừng và dừa nước bằng phương pháp phân tích
của GIS và viễn thám, đề tài đã xác định được diện tích và các nguyên nhân ảnh hưởng
đến biến động thảm thực vật ở Khu sinh quyển:
+ Giai đoạn năm 1995 – 2009, diện tích dừa nước giảm 53,53 ha vì bị chuyển đổi
sang các loại hình sử dụng đất khác, chủ yếu là đất mặt nước. Diện tích rừng giảm
87,47 ha hầu như là rừng phòng hộ khu vực ven biển thành phố Hội An.
+ Giai đoạn năm 2009 – 2015, diện tích dừa nước tăng 4,74 ha do nhận thức của

người dân về tầm quan trọng của dừa nước và chính phủ có các chương trình, dự án
khơi phục và bảo vệ dừa nước. Diện tích rừng trong giai đoạn này vẫn giảm 107,97 ha,
do đến cuối năm 2014 ở xã Tân Hiệp triển khai dự án xây dựng đường quanh đảo phục
vụ cho mục đích an ninh, quốc phịng.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


v
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... ii
TÓM TẮT .................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ......................................................................................................................v
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................ vii
DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................... viii
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................ix
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết ...............................................................................................................1
2. Mục đích của đề tài......................................................................................................2
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn .....................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................3
1.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................................3
1.1.1. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS) .......................................................3
1.1.2. Tổng quan về cơng nghệ viễn thám .......................................................................6
1.1.3. Tích hợp GIS và viễn thám..................................................................................15
1.1.4. Giới thiệu phần mềm viễn thám ENVI ................................................................15
1.1.5. Giới thiệu phần mềm ArcGIS ..............................................................................17
1.1.6. Tổng quan về Khu dự trữ sinh quyển thế giới .....................................................20
1.2. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................21

1.2.1. Tình hình ứng dụng viễn thám và cơng nghệ GIS để đánh giá biến động đất đai
trên thế giới ....................................................................................................................21
1.2.2. Các ứng dụng trong quản lý tài nguyên ở Việt Nam ...........................................22
1.3. NHỮNG CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CĨ LIÊN QUAN.................................23
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU .............................................................................................................25
2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .......................................................25
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..........................................................................................25
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................25
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..................................................................................25
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................................25
2.3.1. Phương pháp điều tra, thu thập số liệu ................................................................25

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vi
2.3.2. Phương pháp viễn thám và GIS ...........................................................................26
2.3.3. Phương pháp xử lý, phân tích số liệu ..................................................................28
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................29
3.1. KHÁI QUÁT CHUNG KHU DỰ TRỮ SINH QUYỂN CÙ LAO CHÀM - HỘI AN 29
3.1.1. Vài nét về Khu dự trữ sinh quyển Cù Lao Chàm – Hội An ................................29
3.1.2. Điều kiện tự nhiên ...............................................................................................30
3.1.3. Đặc điểm kinh tế - xã hội ....................................................................................36
3.2. HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT ............................................................................42
3.2.1. Hiện trạng đất nông nghiệp ...............................................................................43
3.2.2. Hiện trạng đất phi nông nghiệp .........................................................................43
3.2.3. Hiện trạng đất chưa sử dụng ..............................................................................44
3.3. KẾT QUẢ XÂY DỰNG BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG VÀ BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG
THẢM THỰC VẬT ......................................................................................................45

3.3.1. Hiện trạng nguồn dữ liệu và tổ hợp màu giải đoán .............................................45
3.3.2. Nắn ảnh ................................................................................................................45
3.3.3. Cắt ảnh .................................................................................................................46
3.3.4. Phân loại ảnh .......................................................................................................46
3.3.5. Ứng dụng GIS thành lập bản đồ hiện trạng thảm thực vật ở Khu dự trữ sinh
quyển Cù Lao Chàm – Hội An ......................................................................................53
3.4. ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG MỘT SỐ LOÀI THỰC VẬT TRONG VÙNG
NGHIÊN CỨU ..............................................................................................................60
3.4.1. Thành lập bản đồ biến động thảm thực vật giai đoạn 1995 – 2009 và 2009 – 2015 ..60
3.4.2. Đánh giá biến động một số lồi thực vật bằng cơng nghệ GIS ...........................63
3.5. CÁC GIẢI PHÁP BẢO TỒN THẢM THỰC VẬT Ở KHU DỰ TRỮ SINH
QUYỂN CÙ LAO CHÀM - HỘI AN ...........................................................................67
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................69
4.1. Kết luận...................................................................................................................69
4.2. Kiến nghị ................................................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................71
PHỤ LỤC .....................................................................................................................73

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BQL

:

Ban quản lý

ENVI

:

The ENVIronment for Visualizing Images

ERTS

:

Earth Resources Technology Satellite

GIS

:

Geographical Information Systems

HRV

:

High Resolution Visible imaging system

HTSDĐ

:

Hiện trạng sử dụng đất

KDTSQ

:

Khu dự trữ sinh quyển

OLI

:

Operational Land Imager

TIRS

:

Thermal Infrared Sensor

UBND

:

Ủy ban nhân dân

UNESCO :

United Nations Educational Scientific and Cultural Organization

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Đặc điểm của giải phổ điện từ sử dụng trong kỹ thuật viễn thám ..................9
Bảng 1.2. Các thế hệ vệ tinh Landsat ............................................................................10
Bảng 1.3. Đặc trưng chính các bộ cảm của vệ tinh Landsat .........................................11
Bảng 1.4. Các thông số của ảnh vệ tinh SPOT ..............................................................12
Bảng 1.5. Các thông số của ảnh vệ tinh IKONOS1 ......................................................13
Bảng 3.1. Hiện trạng và cơ cấu sử dụng đất TP. Hội An năm 2014 .............................42
Bảng 3.2. Hiện trạng nguồn dữ liệu, thơng tin .............................................................45
Bảng 3.3. Khóa mẫu giải đốn ảnh Landsat ..................................................................47
Bảng 3.4. Thống kê diện tích giải đốn năm 1995 .......................................................57
Bảng 3.5. Thống kê diện tích giải đốn năm 2009 .......................................................57
Bảng 3.6. Thống kê diện tích giải đốn năm 2015 .......................................................58
Bảng 3.7. So sánh diện tích giải đốn năm 2015 và thống kê năm 2015 ......................58
Bảng 3.8. Ma trận biến động thảm thực vật giai đoạn 1995 - 2009 ..............................63
Bảng 3.9. Ma trận biến động thảm thực vật giai đoạn 2009 - 2015 ..............................65

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


ix
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Mơ hình cơng nghệ GIS ..................................................................................4
Hình 1.2. Các thành phần của GIS ..................................................................................5
Hình 1.3. Giao diện thanh Menu chính của phần mềm ENVI 4.7 ................................16
Hình 1.4. Các thành phần của ArcGIS Desktop ............................................................18
Hình 1.5. Các loại đối tượng trong Shape file ...............................................................18
Hình 1.6. Cấu trúc của Geodatabase .............................................................................19
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình xây dựng bản đồ hiện trạng thảm thực vật ..........................28

Hình 3.1. Sơ đồ phân vùng Khu dự trữ sinh quyển Cù Lao Chàm ..............................30
Hình 3.2. Sơ đồ hành chính thành phố Hội An, tỉnh Quảng Nam.................................31
Hình 3.3. Biểu đồ cơ cấu sử dụng đất TP. Hội An năm 2014 .......................................43
Hình 3.4. Hộp thoại danh sách các điểm khống chế .....................................................46
Hình 3.5. Ảnh vệ tinh của Khu dự trữ sinh quyển Cù Lao Chàm – Hội An .................46
Hình 3.6. Bảng so sánh sự khác biệt giữa các mẫu phân loại ảnh năm 2015 .............48
Hình 3.7. Bảng so sánh sự khác biệt giữa các mẫu phân loại ảnh năm 2009 .............49
Hình 3.8. Bảng so sánh sự khác biệt giữa các mẫu phân loại ảnh năm 1995 .............49
Hình 3.9. Kết quả ảnh năm 1995 sau khi phân loại và phân tích đa số .........................51
Hình 3.10. Kết quả ảnh năm 2009 sau khi phân loại và phân tích đa số .......................51
Hình 3.11. Kết quả ảnh năm 2015 sau khi phân loại và phân tích đa số.......................51
Hình 3.12. Ma trận sai số kết quả ảnh năm 2015 ..........................................................52
Hình 3.13. Ma trận sai số kết quả ảnh năm 2009 ..........................................................52
Hình 3.14. Ma trận sai số kết quả ảnh năm 1995 ..........................................................52
Hình 3.15. Sơ đồ hiện trạng thảm thực vật KDTSQ năm 1995 ....................................54
Hình 3.16. Sơ đồ hiện trạng thảm thực vật KDTSQ năm 2009 ....................................55
Hình 3.17. Sơ đồ hiện trạng thảm thực vật KDTSQ năm 2015 ....................................56
Hình 3.18. Sơ đồ biến động thảm thực vật KDTSQ giai đoạn 1995 – 2009.................61
Hình 3.19. Sơ đồ biến động thảm thực vật KDTSQ giai đoạn 2009 - 2015 .................62

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Với xu thế phát triển du lịch sinh thái trên thế giới, trong những năm gần đây du
lịch sinh thái ở Việt Nam đã và đang phát triển với một số loại hình phù hợp. Hiện
nay, Việt Nam có một số khu bảo tồn sinh thái đã được thế giới cơng nhận. Trong đó,
vùng dun hải miền trung có thành phố Hội An với khu bảo tồn Cù Lao Chàm được

UNESCO công nhận là khu dự trữ sinh quyển thế giới.
Năm 2009, Hội An đã chính thức cơng bố tầm nhìn phấn đấu trở thành thành phố
sinh thái vào năm 2030. Để thực hiện chiến lược thành phố sinh thái, Hội An đã và
đang triển khai hơn 40 dự án khác nhau. Một trong những chương trình hướng đến xây
dựng tính thích ứng cho thành phố Hội An là xây dựng và phát triển Khu bảo tồn biển
Cù Lao Chàm, cũng như Khu dự trữ sinh quyển thế giới Cù Lao Chàm – Hội An.
Thành lập Khu bảo tồn biển Cù Lao Chàm và Khu dự trữ sinh quyển Cù Lao Chàm –
Hội An với mục đích xây dựng khả năng thích ứng lâu dài với biến đổi khí hậu và hiện
tượng thời tiết cực đoan, bảo tồn và quản lý bền vững tài nguyên thiên nhiên gia tăng
khả năng chịu đựng của môi trường với những thảm họa thiên nhiên cũng như giảm
thiểu những rủi ro của con người.
Ngày nay, khoa học công nghệ phát triển mạnh. Công nghệ viễn thám là một
trong những thành tựu khoa học vũ trụ, tuy mới phát triển nhưng đã nhanh chóng được
áp dụng trong nhiều lĩnh vực và được phổ biến rộng rãi ở các nước phát triển. Công
nghệ viễn thám đã trở thành phương tiện chủ đạo cho công tác điều tra nghiên cứu,
khai thác, quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường ở từng cấp độ, trong nước,
trong khu vực hay trong phạm vi toàn cầu. Kết hợp với tư liệu ảnh viễn thám với
những ưu việt là tính cập nhật và đồng bộ về thơng tin, tính khái qt hóa tự nhiên các
đối tượng và khả năng phủ trùm rộng, cùng với sự phát triển mạnh về hệ thống thông
tin địa lý (GIS - Geographical Information Systems) có khả năng thu thập, cập nhật,
quản trị và phân tích, thể hiện dữ liệu địa lý phục vụ các bài tốn ứng dụng có liên
quan tới vị trí địa lý của các đối tượng trên bề mặt trái đất là công cụ hỗ trợ đắc lực
cho công tác quản lý đất đai.
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu đang gây ra nhiều tác động có hại đến nguồn tài
nguyên của nước ta, Cù Lao Chàm là một trong nhiều điểm nóng bị ảnh hưởng bởi
nước biển dâng đã làm môi trường sống của thảm thực vật nơi đây bị thay đổi ít nhiều.
Vì vậy, việc ứng dụng công nghệ viễn thám vào công tác quản lý các nguồn tài nguyên
làm tiền đề trong xây dựng kịch bản biến đổi khí hậu cho vùng là cần thiết.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

2
Xuất phát từ tình hình thực tiễn nêu trên đã thúc đẩy việc nghiên cứu vấn đề:
“Ứng dụng GIS và viễn thám để đánh giá biến động thảm thực vật ở Khu dự trữ sinh
quyển Cù Lao Chàm – Hội An, tỉnh Quảng Nam giai đoạn năm 1995 đến năm 2015”.
2. Mục đích của đề tài
a. Mục đích chung
Xây dựng được bản đồ biến động thảm thực vật ở Khu dự trữ sinh quyển Cù Lao
Chàm – Hội An.
b. Mục tiêu cụ thể
- Ứng dụng được ảnh viễn thám để lập bản đồ thảm thực vật ở Khu dự trữ sinh
quyển Cù Lao Chàm – Hội An.
- Ứng dụng được phần mềm viễn thám và GIS để đánh giá biến động thảm thực vật ở
khu vực nghiên cứu.
- Đề xuất được một số giải pháp bảo tồn thảm thực vật.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
a. Ý nghĩa khoa học
Góp phần bổ sung và phát triển phương pháp ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS
trong theo dõi và đánh giá sự biến động thảm thực vật ở Khu dự trữ sinh quyển Cù Lao
Chàm – Hội An.
b. Ý nghĩa thực tiễn
Cung cấp cho các nhà quản lý Khu sinh quyển những công cụ quản lý và giám
sát thảm thực vật ở đây, chăm sóc và bảo tồn chúng nhằm mục đích phát triển bền
vững loại hình du lịch sinh thái và bảo vệ môi trường.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.1. Tổng quan về hệ thống thông tin địa lý (GIS)
1.1.1.1. Định nghĩa về GIS
Hệ thống thông tin địa lý (GIS) là một hệ thống bao gồm phần cứng, các thiết bị
ngoại vi, phần mềm với một cơ sở dữ liệu đủ lớn và một đội ngũ chuyên gia có khả
năng thu thập, cập nhật, quản trị, phân tích và biểu diễn về các đối tượng, hiện tượng,
sự kiện theo không gian và thời gian phục vụ giải quyết các bài toán ứng dụng có liên
quan tới vị trí địa lý trên bề mặt trái đất GIS giải quyết được các vấn đề thực tiễn nhằm
trả lời các câu hỏi:
- Cái gì đang tồn tại ở đâu?
- Cái gì biến đổi như thế nào theo không gian và thời gian?
- Ở đâu thực hiện được tốt nhất (phù hợp nhất) với mục đích đề ra?
- Cái gì sẽ xảy ra nếu những hành động nào đó được thực hiện? [7] [5].
Xuất phát từ ứng dụng: GIS là một hộp công cụ mạnh được dùng để lưu trữ và
truy vấn tùy ý, biến đổi và hiển thị không gian từ thế giới thực cho những mục tiêu đặc
biệt (Burrough, 1986).
Xuất phát từ quan điểm hệ thống thông tin: GIS là một hệ thống thông tin được
thiết kế để làm việc với dữ liệu có tham chiếu tọa độ địa lý. Nói cách khác, GIS là hệ
thống gồm hệ cơ sở dữ liệu với những dữ liệu có tham chiếu khơng gian và một tập
hợp những thuật toán để làm việc trên dữ liệu đó (Star and Estes, 1990).
Một đặc điểm quan trọng của GIS là dữ liệu không gian (Spatial data) được lưu
trữ dưới dạng một cấu trúc nhất định được gọi là cơ sở dữ liệu không gian. Cấu trúc dữ
liệu sẽ quyết định cách thức lưu trữ, truy cập và thao tác xử lý thông tin.
Một hệ thống GIS sử dụng hiệu quả các dữ liệu không gian bao gồm các quy
trình sau đây:
- Thu thập, quy nạp và hiệu chỉnh các dữ liệu không gian đầu vào.
- Lưu trữ và truy xuất dữ liệu.
- Thao tác và phân tích dữ liệu.
- Đưa ra kết quả và xây dựng báo cáo [8].

* Quy trình cơng nghệ của một hệ thống GIS
Cơng nghệ GIS là quá trình vào ra số liệu, được cụ thể hố trong mơ hình sau:

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


4

Số
liệu
vào

Quản
lý số
liệu

Xử
lý số
liệu

Phân tích
và mơ
hình hóa

Số
liệu
ra

Mơi trường GIS

CSDL GIS
Hình 1.1. Mơ hình cơng nghệ GIS [27]
− Số liệu vào: Số liệu được nhập từ các nguồn khác nhau như chuyển đổi, số hoá,
quét, viễn thám, ảnh, hệ thống định vị tồn cầu GPS (global position system) và tốn
điện tử (total station).
− Quản lý số liệu: Sau khi số liệu được thu thập, tổng hợp, GIS cần cung cấp các
thiết bị có thể lưu và bảo trì dữ liệu. Việc quản lý dữ liệu có hiệu quả phải đảm bảo:
Bảo mật số liệu, tích hợp số liệu, lọc và đánh giá số liệu, khả năng duy trì số liệu.
- Xử lý số liệu: Các thao tác xử lý số liệu được thực hiện để tạo ra thơng tin. Nó
giúp cho người sử dụng quyết định cần làm gì tiếp theo: xử lý số liệu, tạo ảnh, báo cáo,
bản đồ.
- Phân tích và mơ hình hố: Số liệu tổng hợp và chuyển đổi là một phần của
GIS, những yêu cầu tiếp theo là khả năng giải mã và phân tích về mặt định tính thơng
tin đã thu thập. Khả năng phân tích thơng tin khơng gian để có được sự nhận thức có
khả năng sử dụng những quan hệ đã biết để mơ hình hố đặc tính địa lý đầu ra của một
tập hợp các điều kiện.
- Số liệu ra: Thông tin có thể được biểu thị khi nó được xử lý bằng GIS, các
phương pháp truyền thống là bảng và đồ thị có thể cung cấp bằng các bản đồ và ảnh ba
chiều. Thơng tin có thể quan sát trên màn hình máy tính, được vẽ ra như các giấy,
nhận được như một ảnh địa hình, hoặc tạo ra file dữ liệu. Liên hệ trực quan là một
trong những phương diện của công nghệ GIS được tăng cường bởi sự biến đổi ngược
lại của các điều kiện đầu ra [27].
* Các thành phần của GIS: Hệ thống GIS có 5 thành phần chính bao gồm: phần
cứng, phần mềm, dữ liệu, phương pháp và con nguời. Năm thành phần này phải cân
bằng, hồn chỉnh dể GIS hoạt dộng có hiệu quả.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


5

Phần mềm

CSDL

Phần cứng

GIS

Chuyên viên

Phương pháp

Hình 1.2. Các thành phần của GIS [27]
1.1.1.2. Cơ sở dữ liệu của GIS
Có 2 dạng cơ sở dữ liệu được sử dụng trong kỹ thuật GIS
a. Cơ sở dữ liệu không gian (Spatial database)
Cơ sở dữ liệu không gian là loại dữ liệu mô tả tính chất địa lý của các đối tượng
trên bề mặt trái đất hay trong lịng đất như: Kích thước, vị trí, hình dạng, diện tích của
đối tượng…hay một khơng gian nhất định.
Dữ liệu không gian bao gồm: dạng Vectơ, Raster và TIN. Chủ yếu sử dụng ở 2
dạng chính là Vectơ và Raster.
+ Dữ liệu Vectơ trình bày ở 3 dạng: Dạng điểm (point), dạng đường (line) và
dạng vùng (polygon) có liên quan đến số liệu thuộc tính được lưu trữ trong cơ sở
dữ liệu.
+ Dữ liệu Raster trình bày lưới ô vuông hay ô chữ nhật đều nhau, giá trị được ấn
định cho mỗi ô sẽ chỉ định giá trị thuộc tính.
Ví dụ: ảnh vệ tinh và bản đồ được quét (scanned map) [2].
b. Cơ sở dữ liệu thuộc tính (Attribute database)
Cơ sở dữ liệu thuộc tính là cơ sở dữ liệu được trình bày dưới dạng các ký tự hoặc

số, hoặc ký hiệu để mô tả, phản ánh các tính chất thuộc tính mà khơng nhất thiết phải
mang nặng về tính địa lý.
Ví dụ: Các thơng tin về địa điểm, người sở hữu [2].
c. Quan hệ giữa dữ liệu khơng gian và dữ liệu thuộc tính
Đây là một ưu điểm nổi trội khác của công nghệ GIS mà các phần mềm đồ hoạ
khác khơng có đó là sự liên kết chặt chẽ giữa dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


6
Các đối tượng trên bản đồ ln có các thơng tin thuộc tính đi kèm chúng khơng thể
tách rời nhau được.
Dữ liệu khơng gian và dữ liệu thuộc tính được liên kết xử lý đồng thời thông qua
các chỉ số ID ( yếu tố để nhận dạng ra các đối tượng) được lưu giữ và quản lý chung
cho các loại bản ghi nói trên. Các thơng tin thuộc tính mang thông tin chứa đựng bên
trong của các đối tượng bản đồ, bạn có thể truy cập, tìm kiếm thơng tin cần thiết thông
qua hai loại dữ liệu này [2].
1.1.2. Tổng quan về công nghệ viễn thám
1.1.2.1. Công nghệ viễn thám
a. Khái niệm
Viễn thám (Remote sensing) được hiểu là một khoa học và nghê thuật để thu nhận
thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thông qua việc phân tích
tài liệu thu nhận được bằng các phương tiện. Những phương tiện này khơng có sự tiếp
xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiện tượng được nghiên cứu. Thiện hiện
được những cơng việc đó chính là thực hiện viễn thám – hay hiểu đơn giản: Viễn thám
là tham dò từ xa về một đối tượng hoặc một hiện tượng mà khơng có sự tiếp xúc trực
tiếp với đối tượng hoặc hiện tượng đó [13].
Mặc dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, nhưng mọi định nghĩa
đều có nét chung, nhấn mạnh "viễn thám là khoa học thu nhận từ xa các thông tin về

các đối tượng, hiện tượng trên trái đất". Dưới đây là định nghĩa về viễn thám theo quan
niệm của các tác giả khác nhau:
Viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng, được đo từ một
khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với nó. Năng lượng được đo trong các
hệ viễn thám hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm... (D. A. Land
Grete, 1978).
Viễn thám là một nghệ thuật, khoa học, nói ít nhiều về một vật khơng cần phải
chạm vào vật đó (Ficher, 1976).
Viễn thám là quan sát về một đối tuợng bằng một phương tiện cách xa vật trên
một khoảng cách nhất định (Barret và Curtis, 1976).
b. Các thành phần trong hệ thống viễn thám
- Nguồn năng lượng
Dùng để chiếu sáng hay cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng quan tâm.
Có loại viễn thám sử dụng năng lượng mặt trời, có loại tự cung cấp năng lượng tới
đối tượng.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


7
- Những tia phát xạ và khí quyển
Năng lượng đi từ nguồn năng lượng tới đối tượng sẽ phải tương tác với vùng khí
quyển nơi năng lượng đi qua. Sự tương tác này có thể lặp lại ở một vị trí khơng gian nào
đó khi năng lượng đi theo chiều ngược lại, tức là từ đối tượng đến bộ cảm.
- Sự tương tác với đối tượng
Sự tương tác này có thể là truyền qua đối tượng, bị đối tượng hấp thu hay bị phản
xạ trở lại vào khí quyển.
- Thu nhận năng lượng bằng bộ cảm
Sau khi năng lượng được phát ra hay bị phản xạ từ đối tượng, chúng ta cần có
một bộ cảm từ xa để tập hợp lại và thu nhận sóng điện từ. Năng lượng điện từ truyền

về bộ cảm mang thông tin về đối tượng.
- Sự truyền tải thu nhận và xử lý
Năng lượng được thu nhận bởi bộ cảm cần phải được truyền tải, thường dưới
dạng điện từ, đến một trạm tiếp nhận - xử lý nơi dữ liệu sẽ được xử lý sang dạng ảnh.
Ảnh này chính là dữ liệu thơ.
- Giải đốn và phân tích ảnh
Ảnh thơ sẽ được xử lý để có thể sử dụng được. Để lấy được thơng tin về đối
tượng người ta phải nhận biết được mỗi hình ảnh trên ảnh tương ứng với đối tượng
nào. Công đoạn để có thể “nhận biết” này gọi là giải đốn ảnh.
- Ứng dụng
Đây là thành phần cuối cùng của quá trình viễn thám. Sử dụng các sản phẩm thu
được từ ảnh để tìm hiểu, khám phá những thơng tin mới, kiểm nghiệm những thơng tin
đã có... nhằm giải quyết những vấn đề cụ thể [3].
c. Nguyên lý cơ bản của viễn thám
Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông tin
chủ yếu về đặc tính của đối tượng. Ảnh viễn thám cung cấp thông tin về các vật thể
tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước sóng đã xác định. Đo lường và
phân tích năng lượng phản xạ phổ ghi nhận bởi ảnh viễn thám, cho phép tách thông
tin hữu ích về từng lớp phủ mặt đất khác nhau do sự tương tác giữa bức xạ điện từ
và vật thể.
Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể được
gọi là bộ cảm biến. Bộ cảm biến có thể là các máy chụp ảnh hoặc máy quét.
Phương tiện mang các bộ cảm biến được gọi là vật mang (máy bay, khinh khí cầu,
tàu con thoi hoặc vệ tinh…).

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


8
Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời,

năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ được bộ cảm biến đặt
trên vật mang thu nhận.
Thông tin về năng lượng phản xạ của các vật thể được ảnh viễn thám thu nhận và
xử lí tự động trên máy hoặc giải đoán trực tiếp từ ảnh dựa trên kinh nghiệm của
chuyên gia. Cuối cùng, các dữ liệu hoặc thông tin liên quan đến các vật thể và hiện
tượng khác nhau trên mặt đất sẽ được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực khác nhau
như: nông lâm nghiệp, địa chất, khí tượng, mơi trường… [13].
Tồn bộ q trình thu nhận và xử lí ảnh viễn thám có thể chia thành 5 phần cơ
bản như sau:
- Nguồn cung cấp năng lượng.
- Sự tương tác của năng lượng với khí quyển.
- Sự tương tác với các vật thể trên bề mặt đất.
- Chuyển đổi năng lượng phản xạ từ vật thể thành dữ liệu ảnh.
- Hiển thị ảnh số cho việc giải đốn và xử lí.
Năng lượng của sóng điện từ khi lan truyền qua mơi trường khí quyển sẽ bị các
phân tử khí hấp thụ dưới các hình thức khác nhau tuỳ thuộc vào từng bước sóng cụ
thể. Trong viễn thám, người ta thường quan tâm đến khả năng truyền sóng điện từ
trong khí quyển, vì các hiện tượng và cơ chế tương tác giữa sóng điện từ với khí quyển
sẽ có tác động mạnh đến thơng tin do bộ cảm biến thu nhận được. Khí quyển có đặc
điểm quan trọng đó là tương tác khác nhau đối với bức xạ điện từ có buớc sóng khác
nhau. Ðối với viễn thám quang học, nguồn năng lượng cung cấp chủ yếu là do mặt trời
và sự có mặt cũng như thay đổi các phân tử nước và khí (theo khơng gian và thời gian)
có trong lớp khí quyển là ngun nhân gây chủ yếu gây nên sự biến đổi năng lượng
phản xạ từ mặt đất đến bộ cảm biến. Khoảng 75% năng lượng mặt trời khi chạm đến
lớp ngồi của khí quyển được truyền xuống mặt đất và trong quá trình lan truyền sóng
điện từ ln bị khí quyển hấp thụ, tán xạ và khúc xạ trước khi đến bộ cảm biến. Các
loại khí như ơxy, nitơ, cacbonic, ơzơn, hơi nước… và các phân tử lơ lửng trong khí
quyển là tác nhân chính ảnh hưởng đến sự suy giảm năng lượng sóng điện từ trong quá
trình lan truyền.
Ðể hiểu rõ cơ chế tương tác giữa sóng điện từ và khí quyển và việc chọn phổ điện

từ để sử dụng cho việc thu nhận ảnh viễn thám, Bảng 1.1 thể hiện đặc điểm của dải
phổ điện từ thường được sử dụng trong kỹ thuật viễn thám [13].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


9
Bảng 1.1. Đặc điểm của giải phổ điện từ sử dụng trong kỹ thuật viễn thám [13]
Dải phổ
điện từ

Bước sóng

Tia cực tím

0,3 ÷ 0,4μm

Tia nhìn thấy

0,4 ÷ 0,76μm

Cận hồng
ngoại
Hồng ngoại
trung

0,77÷1,34μm
1,55 ÷ 2,4μm

Hồng ngoại

nhiệt

3 ÷ 22μm

Vô tuyến
(rada)

1mm ÷ 30cm

Đặc điểm
Hấp thụ mạnh bởi lớp khí quyển ở tầng cao (tầng
ơzơn), khơng thể thu nhận năng lượng do dải sóng
này cung cấp nhưng hiện tượng này lại bảo vệ con
người tránh tác động của tia cực tím.
Rất ít bị hấp thụ bởi oxy, hơi nước và năng lượng
phản xạ cực đại ứng với bước sóng 0,5μm trong khí
quyển. Năng lượng do dải sóng này cung cấp giữ vai
trị trong viễn thám.
Năng lượng phản xạ mạnh ứng với các bước sóng
cận hồng ngoại từ 0,77 ÷ 0,9μm. Sử dụng trong chụp
ảnh hồng ngoại theo dõi sự biến đổi thực vật từ 1,55
÷ 2,4μm
Một số vùng bị hơi nước hấp thụ mạnh,dải sóng này
giữ vai trò trong phát hiện cháy rừng và hoạt động
núi lửa. Bức xạ nhiệt của trái đất của năng lượng cao
nhất tại bước sóng 10μm
Khí quyển khơng hấp thụ mạnh năng lượng các bước
sóng lớn hơn 2cm, cho phép thu nhận năng lượng cả
ngày lẫn đêm, không bị ảnh hưởng của mây, sương
mù hay mưa.

d. Nguyên tắc xử lý ảnh viễn thám.
Viễn thám nghiên cứu vật thể bằng giải đoán, tách lọc thông tin từ ảnh hàng
không hoặc bằng việc giải đoán ảnh vệ tinh.
Ảnh vệ tinh thực chất là sản phẩm phản ảnh năng lượng bức xạ, còn ảnh Radar là
sóng phản hồi phát ra từ vật thể khi khảo sát. Năng lượng phổ dưới sóng điện từ nằm
trên các giải phổ khác nhau cùng cho thông tin về một vật thể từ nhiều góc độ sẽ góp
phần giải đốn vật thể một cách chính xác hơn.
Nếu biết trước được phổ phát xạ hay bức xạ của vật thể trong phịng thí nghiệm
bằng các máy đo phổ ghi nhận các đường cong thể hiện cường độ của ánh sáng bức xạ
hoặc phản xạ bởi vật thể, ta có thể giải đốn vật thể bằng cách phân tích đường cong
phổ thu được từ ảnh vệ tinh.
Hiện nay có rất nhiều phương pháp xử lý ảnh số được thực hiện. Có thể kể ra đây
các phần mềm như: ENVI, Erdas, Pci, Mutispecw32, Ermaper, Dragon,....
Việc giải đoán về các vật thể trên trái đất cần phải xem xét trên khía cạnh viễm
thám, cần phải được thực hiện trên các quan niệm của các cách tiếp cận khác nhau là:

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


10
- Đa phổ.
- Đa nguồn.
- Đa thời gian.
- Đa phổ phân giải.
- Đa phương pháp.
+ Xử lý ảnh bằng mắt.
+ Xử lý ảnh bằng số [3].
1.1.2.2. Giới thiệu một số loại ảnh viễn thám
* Ảnh vệ tinh Landsat

Là vệ tinh được phóng để phục vụ chương trình nghiên cứu thăm dò tài nguyên
trái đất ERTS (ERTS - Earth Resources Technology Satellite: Vệ tinh kỹ thuật thăm
dò tài nguyên trái đất) do tổ chức hàng không và vệ tinh quốc gia Mỹ (NASA) tiến
hành. Vệ tinh ERTS-1 được phóng vào ngày 23/6/1972. Sau đó NASA đổi tên ERTS1 thành Landsat 1. Vệ tinh Landsat bay qua xích đạo lúc 9h39 phút sáng. Từ đó đến
nay, NASA đã phóng được 8 vệ tinh trong hệ thống Landsat [13].
Bảng 1.2. Các thế hệ vệ tinh Landsat [13]
Vệ tinh

Ngày phóng

Ngày ngừng hoạt động

Bộ cảm

Landsat1

23/6/1972

6/1/1978

MSS

Landsat2

22/1/1975

25/2/1982

MSS

Landsat3

05/3/1978

31/3/1983

MSS

Landsat4

16/7/1982

15/6/2001

TM, MSS

Landsat5

01/3/1984

Đang hoạt động

TM, MSS

Landsat6

05/3/1993

Bị hỏng ngay khi phóng

ETM

Landsat7

15/4/1999

Đang hoạt động

ETM+

Landsat8

12/2/2013

Đang hoạt động

OLI&TIRs

Trên vệ tinh Landsat bộ cảm có ý nghĩa quan trọng nhất và được sử dụng nhiều
nhất là TM. Vệ tinh Landsat TM, ETM bay ở độ cao 705 km, mỗi cảnh TM có độ
phủ là 185x170 (km), chu kỳ lặp là 16 ngày. Với vệ tinh Landsat 8 mang theo 2 bộ
cảm: bộ thu nhận ảnh mặt đất (OLI - Operational Land Imager) và bộ cảm biến hồng

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


11
ngoại nhiệt (TIRS - Thermal Infrared Sensor). Những bộ cảm này được thiết kế để cải
thiện hiệu suất và độ tin cậy cao hơn so với các bộ cảm Landsat trước.
So với Landsat7, vệ tinh Landsat8 có cùng độ rộng dải chụp, cùng độ phân giải

ảnh và chu kỳ lặp lại. Tuy nhiên, bộ cảm OLI thu nhận thêm dữ liệu ở 2 dải phổ mới
nhằm phục vụ quan sát mây ti và quan sát chất lượng nước ở các hồ và đại dương nước
nông ven biển. Bộ cảm TIRs thu nhận dữ liệu ở 2 dải phổ hồng ngoại nhiệt, phục vụ
theo dõi tiêu thụ nước, đặc biệt ở những vùng khô cằn thuộc miền tây nước Mỹ [13].
Bảng 1.3. Đặc trưng chính các bộ cảm của vệ tinh Landsat [13]
Loại bộ cảm

Kênh

Kênh 1
Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4
Kênh 5
Kênh 6
Kênh 7
MSS
Kênh 4
Multi Spectral Kênh 5
Scanner
Kênh 6
(Landsat-1-5) Kênh 7
ETM+
Kênh 1
Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4
Kênh 5
Kênh 6
Kênh 7

Kênh8
(Pan)
OLI&TIRs
Kênh 1
Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4
Kênh 5
Kênh 6
Kênh 7
Kênh 8
Kệnh 9
Kênh 10
Kênh 11
TM
Thematic
Mapper
(Landsat-1-5)

Bước sóng
(μm)

Loại

0,45 ÷ 0,52
0,52 ÷ 0,60
0,63 ÷ 0,69
0,76 ÷ 0,90
1,55 ÷ 1,75
10,4 ÷ 12,5

2,08 ÷ 2,35
0,5 ÷ 0,6
0,6 ÷ 0,7
0,7 ÷ 0,8
0,8 ÷ 1,1
0,45 ÷ 0,52
0,53 ÷ 0,61
0,63 ÷ 0,69
0,75 ÷ 0,90
1,55 ÷ 1,75
10,4 ÷ 12,5
2,09 ÷ 2,35
0,52 ÷ 0,9

Chàm
Lục đỏ
Đỏ
Cận hồng ngoại
Hồng ngoại trung
Hồng ngoại nhiệt
Hồng ngoại trung
Lục
Đỏ
Cận hồng ngoại
Cận hồng ngoại
Chàm
Lục đỏ
Đỏ
Cận hồng ngoại
Hồng ngoại trung

Hồng ngoại nhiệt
Hồng ngoại trung
Lục đến cận hồng ngoại

0.433 - 0,453
0,450 - 0,515
0,525 - 0,600
0,630 - 0,680
0,845 - 0,885
1,560 - 1,660
2,100 - 2,300
0,500 - 0,680
1,360 - 1,390
10,3 - 11,3
11,5 - 12,5

Coastal aerosol
Chàm
Lục
Đỏ
Near Infrared (NIR)
SWIR 1
SWIR 2
Panchromatic
Cirrus
Thermal Infrared (TIR) 1
Thermal Infrared (TIR) 2

Độ phân giải
không gian

30 m
30 m
30 m
30 m
30 m
120 m
30 m
80 m
80 m
80 m
80 m
30 m
30 m
30 m
30 m
30 m
60 m
30 m
15 m

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


12
* Ảnh vệ tinh SPOT
Vệ tinh SPOT bay ở độ cao 832 km, nghiêng so với mặt phẳng quỹ đạo 9807, bay
qua xích đạo lúc 10h30' sáng với chu kỳ lặp lại là 23 ngày. Mỗi cảnh có độ phủ là 60
km x 60 km. Tư liệu SPOT được sử dụng nhiều không chỉ cho việc nghiên cứu tài
nguyên mà cịn sử dụng cho cơng tác xây dựng, hiệu chỉnh bản đồ và quy hoạch sử
dụng đất [13].

Trên mỗi vệ tinh Spot được trang bị một hệ thống tạo ảnh nhìn thấy có độ phân
giải cao HRV (High Resolution Visible imaging system). Năm 1998 Pháp phóng vệ tinh
SPOT 4 với hai bộ cảm HRVIR và thực vật (Vegetation Instrument). Ba kênh phổ đầu
của HRVIR tương đương với 3 kênh phổ truyền thống của HRV. Năm 2002 Pháp đã
phóng thành cơng vệ tinh SPOT 5 với độ phân giải cao hơn là 2,5 m; 5 m; 10 m [13].
Bảng 1.4. Các thông số của ảnh vệ tinh SPOT [13]
Bộ cảm
SPOT 5

SPOT 4

SPOT 1
SPOT 2
SPOT 3

Phổ điện từ
Panchromatic (Toàn sắc)
B1 : green (Xanh lục)
B2 : red (Đỏ)
B3: near infrared
B4 : mid infrared
Monospectral
B1 : green
B2 : red
B3 : near infrared
B4 : mid infrared
Panchromatic
B1 : green
B2 : red
B3 : near infrared

Độ phân giải
2.5 m or 5 m
10 m
10 m
10 m
20 m
10 m
20 m
20 m
20 m
20 m
10 m
20 m
20 m
20 m

Bước sóng
0,48 - 0,71 μm
0,50 - 0,59 μm
0,61 - 0,68 μm
0,78 - 0,89 μm
1,58 - 1,75 μm
0,61 - 0,68 μm
0,50 - 0,59 μm
0,61 - 0,68 μm
0,78 - 0,89 μm
1,58 - 1,75 μm
0,50 - 0,73 μm
0,50 - 0,59 μm

0,61 - 0,68 μm
0,78 - 0,89 μm

* Ảnh vệ tinh IKONOS
Vệ tinh IKONOS được đưa vào không gian vào tháng 9/1999 bởi Công ty Space
Imaging (Hoa Kỳ), và là loại vệ tinh thương mại đầu tiên có độ phân giải cao. Bộ cảm
biến OSA (Optical sensor assembly) của vệ tinh IKONOS có khả năng thu đồng thời
ảnh tồn sắc và đa phổ. Ngồi khả năng tạo ảnh có độ phân giải cao, ảnh IKONOS cịn
có độ phân giải bức xạ rất cao. IKONOS chuyển động theo quỹ đạo đồng bộ mặt
trời ở độ cao 680 km và góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo là 98,2 độ. Vệ tinh
IKONOS có chu kỳ lặp lại 14 ngày, đi qua xích đạo lúc 10h30 sáng, bề rộng tuyến
chụp là 11km [13].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


13
Bảng 1.5. Các thông số của ảnh vệ tinh IKONOS1 [13]
Tên của cảm biến
OSA
Bộ cảm toàn sắc
Bộ cảm đa phổ

Kênh
P
Kênh 1
Kênh 2
Kênh 3
Kênh 4

Bước sóng (μm)
0,45 ÷ 0,90
0,45 ÷ 0,52
0,52 ÷ 0,60
0,63 ÷ 0,69
0,76 ÷ 0,90

Độ phân giải
1m
4m

Ảnh IKONOS được sử dụng không chỉ để thành lập và cập nhật bản đồ địa hình tỷ lệ
trung bình, giám sát phân tích biến động mà cịn có thể tạo ra hình ảnh thực cho khu vực phục
vụ dịch vụ kinh doanh và du lịch. Các loại ảnh vệ tinh thương mại có độ phân giải cao khác
có thể sử dụng hiện nay như: Orbvieww-3, Quickbird, và EROS-A1 [13].
1.1.2.3. Nguyên tắc khi sử dụng ảnh viễn thám để theo dõi biến động
a. Khu vực nghiên cứu của ảnh phải như nhau
Các ảnh phải được chụp trên cùng một khu vực nghiên cứu và được cắt theo cùng
một ranh giới hành chính như nhau. Ranh giới hành chính phải được mở rộng ít nhất là
trên 30 m (với ảnh có độ phân giải 30x30 m) và được cắt chính xác lại sau bước xử lý
cuối cùng nhằm tránh thất thoát các pixcel ảnh trong q trình giải đốn và xử lý.
b. Các ảnh được sử dụng phải có cùng độ phân giải như nhau
Ảnh có độ phân giải càng cao thì thơng tin về các đối tượng càng chi tiết và ngược
lại. Tuy nhiên các ảnh có độ phân giải như nhau sẽ cho phản xạ phổ gần như nhau nên kết
quả biến động các đối tượng khi chồng ghép sẽ chính xác hơn.
c. Các ảnh phải được giải đoán ở các bước sóng như nhau hay cùng phương pháp
phối Band ảnh như nhau
Với các bước sóng khác nhau thì các đối tượng sẽ cho phản xạ khác nhau, dẫn
đến các kết quả biến động khơng chính xác.
d. Các ảnh phải có cùng hệ tọa độ và lưới chiếu

Nếu các ảnh khơng có cùng hệ tọa độ và lưới chiếu hoặc không được hiểu chỉnh
để trùng khớp nhau thì trong quá trình chồng ghép kết quả để nghiên cứu biến động sẽ
không thể thực hiện được [13].
1.1.2.4. Các chuẩn điều vẽ đoán đọc ảnh vệ tinh bằng mắt
Đoán đọc điều vẽ bằng mắt là việc sử dụng mắt người cùng với các dụng cụ
quang học như kính lúp, kính lập thể, máy tổng hợp màu để xác định các đối tượng
trên cơ sở các chuẩn đoán đọc và mẫu đoán đọc điều vẽ.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


14
- Chuẩn kích thước.
Cần phải chọn một tỷ lệ ảnh phù hợp để đốn đọc điều vẽ. Kích thước của đối tượng
có thể xác định nếu lấy kích thước đo được trên ảnh nhân với mẫu số tỷ lệ ảnh.
- Chuẩn hình dạng.
Hình dạng có ý nghĩa quan trọng trong đốn đọc ảnh. Hình dạng đặc trưng cho
mỗi đối tượng khi nhìn từ trên cao xuống và được coi là ch̉n đốn đọc quan trọng.
- Chuẩn bóng.
Bóng của vật thể dễ dàng nhận thấy khi nguồn sáng khơng nằm chính xác ở
đỉnh đầu hoặc trường hợp chụp ảnh xiên. Dựa vào bóng của vật thể có thể xác định
được chiều cao của nó.
- Chuẩn độ đen.
Độ đen trên ảnh đen trắng biến thiên từ trắng đến đen. Mỗi vật thể được thể hiện
bằng một cấp độ sáng nhất định tỷ lệ với cường độ phản xạ ánh sáng của nó. Ví dụ cát
khơ phản xạ rất mạnh ánh sáng nên bao giờ cũng có màu trắng, trong khi đó cát ướt do
độ phản xạ kém hơn nên có màu tối hơn trên ảnh đen trắng. Trên ảnh hồng ngoại đen
trắng do cây lá nhọn phản xạ mạnh tia hồng ngoại nên chúng có màu trắng và nước lại
hấp thụ hầu hết bức xạ trong dải sóng này nên bao giờ cũng có màu đen.
- Chuẩn màu sắc

Màu sắc là một chuẩn rất tốt trong việc xác định các đối tượng. Ví dụ các kiểu
lồi thực vật có thể được phát hiện dễ dàng ngay cả cho những người khơng có nhiều kinh
nghiệm trong đoán đọc điều vẽ ảnh khi sử dụng ảnh hồng ngoại màu. Các đối tượng khác
nhau cho các tông màu khác nhau đặc biệt khi sử dụng ảnh đa phổ tổng hợp màu.
- Chuẩn cấu trúc
Cấu trúc là một tập hợp của nhiều hình mẫu nhỏ. Ví dụ một bãi cỏ khơng bị lẫn
các lồi cây khác cho một cấu trúc mịn trên ảnh, ngược lại rừng hỗn giao cho một cấu
trúc sần sùi. Đương nhiên điều này còn phụ thuộc vào tỷ lệ ảnh được sử dụng.
- Chuẩn phân bố
Chuẩn phân bố là một tập hợp của nhiều hình dạng nhỏ phân bố theo một quy
luật nhất định trên toàn ảnh và trong mối quan hệ với đối tượng cần nghiên cứu. Ví dụ
hình ảnh của các dãy nhà, hình ảnh của ruộng lúa nước, các đồi trồng chè... tạo ra
những hình mẫu đặc trưng riêng cho các đối tượng đó.
- Chuẩn mối quan hệ tương hỗ
Một tổng thể các ch̉n đốn đọc điều vẽ, mơi trường xung quanh hoặc mối liên
quan của đối tượng nghiên cứu với các đối tượng khác cung cấp một thông tin đoán
đọc điều vẽ quan trọng [13].

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma


15
1.1.2.5. Các ứng dụng của viễn thám trong quản lý tài nguyên môi trường và trong
đo đạc bản đồ
a. Ứng dụng của viễn thám trong quản lý tài nguyên và mơi trường
- Khí tượng thủy văn, dự báo thời tiết.
- Viễn thám địa chất, thăm dị tài ngun khống sản.
- Đo đạc bản đồ hiệu chỉnh, cập nhật bản đồ, lập cơ sở dữ liệu mới.
- Kiểm kê đất đai hiện trạng sử dụng đất.
- Theo dõi, giám sát môi trường như dầu tràn, cháy rừng, xói mịn đất....

- Theo dõi mùa màng, giám sát tài nguyên rừng toàn quốc.
b. Ứng dụng của viễn thám trong đo đạc bản đồ.
Tạo ra ảnh vệ tinh thay thế cho ảnh chụp hàng khơng. Từ đó sử dụng ảnh vệ tinh
này để thành lập bản đồ các loại.
1.1.3. Tích hợp GIS và viễn thám
Tích hợp giữa viễn thám và GIS nhằm tạo ra công nghệ hiệu quả kết hợp chiến
lược xử lý ảnh cũng như dịng ln chuyển thơng tin và chuyển đổi dữ liệu trong q
trình xử lý và giải đốn ảnh, để tạo ra dữ liệu địa lý cần thiết cho GIS đáp ứng nhu cầu
đa dạng trong công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên và giám sát môi trường... Từ
quan điểm của các chuyên gia GIS, công nghệ viễn thám là một trong những công
nghệ thu thập dữ liệu khơng gian quan trọng và hiệu quả nhất. Sự tích hợp dữ liệu viễn
thám và GIS dựa trên dữ liệu Raster rất khả thi vì cấu trúc dữ liệu giống nhau, hơn nữa
có sự tương đồng giữa kỹ thuật xử lý ảnh viễn thám và GIS đó là trong thực tế cả hai
kỹ thuật này đều xử lý dữ liệu khơng gian và có thể thành lập bản đồ số. Khi ảnh vệ
tinh đã được xử lý và cung cấp dưới dạng tương thích với GIS, những chức năng phân
tích của GIS có thể áp dụng hiệu quả đối với dữ liệu vector của GIS (ranh giới, tọa độ,
độ cao...) phối hợp các chức năng sẵn có của hai cơng nghệ mà cịn có thể khai thác tối
đa dữ liệu thuộc tính nhằm đạt hiệu quả cao nhất trong việc cung cấp thông tin đáp
ứng nhanh các nhu cầu trong quy hoạch, quản lý tài nguyên thiên nhiên, giám sát môi
trường, theo dõi biến động sử dụng đất và thành lập bản đồ chuyên đề...[5].
1.1.4. Giới thiệu phần mềm viễn thám ENVI
1.1.4.1. Khái niệm
Phần mềm ENVI (The ENVIronment for Visualizing Images) là phần mềm
chuyên về hiển thị, phân tích đa phổ cho hình ảnh quét của ảnh SPOT, TM,
RADAR…do hãng Research Systems Inc (Mỹ) nghiên cứu và phát triển. Với khả
năng xử lý ảnh viễn thám mạnh, phần mềm ENVI cho phép hiển thị, phân tích ảnh với

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma

16
nhiều kiểu dữ liệu và kích cỡ khác nhau. Bên cạnh đó ENVI cịn có các cơng cụ tách
chiết phổ và các chức năng chuyên phân giải phổ cao [13].

Hình 1.3. Giao diện thanh Menu chính của phần mềm ENVI 4.7
1.1.4.2. Các dạng dữ liệu của ENVI
ENVI làm việc với các loại dữ liệu đa dạng
- Dữ liệu ảnh (dữ liệu Raster) ENVI có thể làm việc với các file dữ liệu đầy đủ
hoặc chỉ là tập hợp con của chúng. Phần mềm có các cơng cụ để xử lý ảnh toàn sắc
(Panchromatic images), ảnh đa phổ (Multispectral images), ảnh siêu cao tần, dữ liệu
Landsat MSS, dữ liệu Landsat TM, dữ liệu của hệ thống SAR. Các công cụ AVHRR
(Advanced Very High Resolution Radiometer) cho phép hiển thị các dữ liệu thiên văn,
hiệu chỉnh dữ liệu, nắn chỉnh hình học, tính tốn nhiệt độ bề mặt.
ENVI cung hỗ trợ xử lý các dữ liệu ảnh có định dạng chuẩn như: ASCII, BMP,
JPEG, TIFF/Geo TIFF, HDF, PDS, PNG, SRF,…
- Dữ liệu đồ họa (dữ liệu Vector) ENVI có khả năng tích hợp và làm việc với dữ
liệu đồ họa từ các định dạng khác nhau như: ArcView Shape flie, Arc/Infor, MapInfor,
Microstation, Autocad…
Dữ liệu đồ họa của ENVI được lưu thành tệp *.evf [13].
1.1.4.3. Phân loại ảnh trong ENVI
Phân loại ảnh số là việc phân loại và sắp xếp các pixel trên ảnh thành những
nhóm khác nhau dựa trên một số đặc điểm chung về giá trị độ xám, sự đồng nhất, mật
độ, tone ảnh... có hai kiểu phân loại chính, là phân loại khơng chọn mẫu và phân loại
có chọn mẫu.
a. Phân loại không chọn mẫu
Với phương pháp phân loại này, các pixel sẽ được phân chia tự động vào các lớp
dựa trên một số đặc điểm về sự đồng nhất giá trị phổ sử dụng kỹ thuật gộp nhóm,
phương pháp này được áp dụng trong trường hợp ta không biết hoặc không quen với
những đối tượng xuất hiện trên ảnh, đồng thời nó cũng loại bỏ được những sai số chủ
quan của con người.

Phần mềm ENVI cung cấp cho chúng ta hai phương pháp phân loại không chọn
mẫu là Isodata và K-Means.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the waterma