Ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá tác động
của việc chuyển đổi ranh giới quận đến quá
trình đô thị hóa khu vực Tây Hồ - Hà Nội

Vũ Thị Phương Thảo Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Luận văn ThS. ngành: Bản đồ, viễn thám và hệ thông tin địa lý; Mã số: 60 44 76
Người hướng dẫn: PGS.TS. Phan Văn Cự
Năm bảo vệ: 2012 Abstract. Trình bày cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu tác động của việc
chuyển đổ ranh giới quạn đến quá trình đô thị hóa: Các nhân tố tác động đến quá
trình đô thị hóa; cơ sở khoa học và phương pháp luận nghiên cứu. Nghiên cứu hệ
thống văn bản của Chính phủ về phân cấp hành chính quận, huyện và chức năng
hành chính, đặc biệt các văn bản liên quan tới lãnh thổ Quận Tây Hồ, Hà Nội. Ứng
dụng viễn thám và GIS để nghiên cứu hiện trạng đất đô thị Quận Tây Hồ: Nắn chỉnh
hình học; cắt ảnh; xây dựng bản chú giải; phương pháp phân loại dựa trên pixel và
phương pháp phân loại dựa trên đối tượng; so sánh kết quả phương pháp phân loại
dựa trên pixel và phương pháp dựa trên đối tượng. Đánh giá biến động sử dụng đất
và sự thay đổi hình thái đô thị quận Tây Hồ giai đoạn 1995 – 2010: Cơ cấu các loại
hình lớp phủ; nghiên cứu sự biến động các loại hình lớp phủ; xu hướng mở rộng và
hình thái không gian đô thị. Đưa ra nhận định sự thay đổi đô thị theo kiểu nội thành
hay ngoại thành.

Keywords. Viễn thám; Công nghệ GIS; Ranh giới; Đô thị hóa; Địa lý; Tây Hồ Content

mắc? Với vệ tinh Spot độ phân giải cao, ảnh chụp đa thời gian như hiện nay đã và đang được
ứng dụng vào nhiều mục đích nghiên cứu về tài nguyên đất, nước… nên hoàn toàn thích hợp
với nghiên cứu khu vực đô thị cần đến độ chi tiết cao. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó tôi
chọn đề tài nghiên cứu:
"Ứng dụng viễn thám và GIS đánh giá tác động của việc chuyển đổi ranh giới quận đến
quá trình đô thị hóa khu vực Tây Hồ - Hà Nội".
2. KẾT QUẢ VÀ Ý NGHĨA
a) Kết quả
- Tập bản đồ: bản đồ hiện trạng lớp phủ mặt đất năm 1995, 2003, 2010, bản đồ biến
động lớp phủ các giai đoạn 1995-2003, 2003-2010, 1995-2010, bản đồ mở rộng đất đô thị
quận Tây Hồ giai đoạn 1995-2003, 2003-2010, 1995-2010.
- Phân tích hiện trạng, diễn biến biến động sử dụng đất nông nghiệp
- Nghiên cứu về cấu trúc hình thái đô thị
- Đưa ra nhận định sự thay đổi đô thị theo kiểu nội thành hay ngoại thành.
b)  nghĩa
-  nghĩa khoa học: Nghiên cứu góp phần chỉ ra ứng dụng của viễn thám và GIS
nghiên cứu hình thái không gian của sự phát triển đô thị quận Tây Hồ.
-  nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ là tài liệu tham khảo cho công
tác quy hoạch và định hướng phát triển đô thị Hà Nội nói chung và quận Tây Hồ nói riêng
trong giai đoạn tiếp theo.
3. CẤU TRÚC LUẬN VĂN
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn có 3 chương:
Chương 1: Cơ sở khoa học và phương pháp nghiên cứu tác động của việc chuyển đổi
ranh giới quận đến quá trình đô thị hóa
Chương 2: Ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu hiện trạng đất đô thị quận Tây Hồ
giai đoạn 1995 - 2010
Chương 3: Đánh giá biến động sử dụng đất và sự thay đổi hình thái đô thị quận Tây
Hồ giai đoạn 1995 - 2010

Theo dự báo năm 2010 dân số cả nước khoảng 93,2 triệu người, dân số đô thị là 30,4
triệu người (chiếm 22% dân số cả nước) với nhu cầu sử dụng đất đô thị là 243.200ha (chiếm
0,74% diện tích đất tự nhiên cả nước), bình quân 80m
2
/người. Đến năm 2020 dân số cả nước
sẽ lên tới 113 triệu người, trong đó dân số nội thị là 46 triệu người, nhu cầu sử dụng đất đô thị
lên tới 460.000ha (chiếm 1,4% diện tích đất tự nhiên cả nước), bình quân 100m
2
/người (Viện
quy hoạch đô thị nông thôn, 1999)
1.2. Cơ sở khoa học và phƣơng pháp luận nghiên cứu
1.2.1. Phương pháp Viễn thám và GIS
Vai trò của Viễn thám
Dựa vào tính chất phản xạ sóng điện từ của các đối tượng tự nhiên trên bề mặt trái đất
mà sử dụng kĩ thuật viễn thám có thể phân tích, so sánh và nhận diện chúng từ các thông tin
phổ phản xạ (cường độ, dạng đường cong ở các dải sóng khác nhau).
14.7
58.6
19
63
30.4
62.8
46
67
0
20
40
60
80

tin này (dạng dữ liệu không gian) với các dữ liệu về kinh tế, xã hội, dân tộc, từ đó có thể chỉ
ra sự biến động của hiện trạng lớp phủ theo các biến khác nhau và thấy được đâu là nguyên
nhân chính thúc đẩy cho quá trình thay đổi hiện trạng lớp phủ.
1.2.2. Đánh giá biến động bằng Viễn thám và GIS
Nguyên tắc tính biến động
Đó là việc tính toán theo phép cộng gộp thuần túy trong toán học (chồng xếp hai ảnh
phân loại lên nhau), các đối tượng sau khi được phân loại sẽ đại diện cho một lớp chuyên đề,
mỗi lớp sẽ được gán thành một giá trị riêng(ID riêng).Kết quả của quá trình tính biến động sẽ
gồm hai phần: phần không biến động, phần bị biến động từ đối tượng này sang đối tượng
khác.Diện tích biến động và diện tích không biến động có thể được tính bằng số lượng Pixel
hay các đơn vị diện tích khác (m2, Km2, Ha…) CHƢƠNG 2: ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS NGHIÊN CỨU HIỆN TRẠNG ĐẤT
ĐÔ THỊ QUẬN TÂY HỒ GIAI ĐOẠN 1995 – 2010

hiện trạng quận Tây Hồ năm 2010
Bản đồ hiện trạng năm 1995, 2003, 2010
Phân loại ảnh theo phương pháp dựa trên đối tượng
Căn cứ vào tài liệu thu thập được và khả năng cung cấp thông tin trong khóa luận đã
lựa chọn các ảnh đa thời gian cho nghiên cứu:

Bảng 2.1: Các ảnh viễn thám đƣợc dùng trong luận văn
TT
Ngày chụp
Loại ảnh
Độ phân giải
1
Spot3_M_26_10_1995
Spot 3 - Đa phổ, 3 kênh
20 m
2
Spot5_M_16_10_2003
Spot5 - Đa phổ, 4 kênh
10 m
3
Spot5_M_28_10_2010
Spot5 - Đa phổ, 4 kênh
10 m

2.1. Nắn chỉnh hình học và cắt ảnh Phân bố cạnh khu dân
cư, có hình dạng nhân
tạo. cấu trúc phẳng
mịn .
3
Hoa
màu Có màu đỏ trên ảnh,
cấu trúc mịn phẳng,
4
Khu dân
cư Có hình dạng không cố
định, màu sắc phụ
thuộc vào cây, nhà ,
mặt nước
5
Đất
chưa sử
dụng Có màu sáng xanh,
hoặc trắng, thường là

là ảnh Spot nên có độ phân giải cao, bằng 2 phương pháp phân loại học viên thu được kết quả . 2.4.2. Đánh giá độ chính xác của kết quả phân loại
a. Đánh giá kết quả phân loại theo diện tích
Vì vậy để đánh giá mức độ chính xác của 2 phương pháp học viên tiến hành gộp các đối
tượng loại đất trong bản đồ hiện trạng tương đương với các đối tượng trong bảng chú giải của 2
phương pháp. Kết quả :

Bảng 2.3 : Thống kê diện tích ảnh phân loại Envi-2010, eCognition-2010
và bản đồ hiện trạng năm 2010
STT
Tên đối tƣợng
Phƣơng pháp
dựa trên Pixel
Diện tích (ha)
(1)
Phƣơng pháp dựa
trên đối tƣợng
Diện tích (ha)
(2)
Bản đồ hiện trạng
SDĐ năm 2010
Diện tích (ha)
(3)
1
Lúa
132,1
60,1
59,2

8
Cây trong khu dân cư
7,67
57,2
56,3
Qua bảng thống kê về diện tích các đối tượng qua các phương pháp ta thấy kết quả như
sau:
Đối tượng “Lúa”: phân loại theo dấu hiệu phổ khó phân biệt được với đối tượng “Hoa
màu”, nên có sự sai lẫm trên toàn ảnh. Do đó diện tích phân loại ảnh ở (1) lớn hơn nhiều so với
kết quả của (2).
Đối tượng “Bãi bồi” phương pháp (1) có phân loại ra được, tuy nhiên dấu hiệu phổ khá
tương đồng với đối tượng “Khu đô thị” nên kết quả không đạt được so với thực tế.
Đối tượng “Khu dân cư” với diện tích tương đối lớn cả 2 phương pháp đều phân tách
được khá tốt khi sử dụng dấu hiệu phổ, nhưng phương pháp (2) kết hợp sử dụng dấu hiệu hình
thái, khoảng cách nên thu được kết quả sát với bản đồ hiện trạng hơn.
Đối tượng “Đất trống” phân loại theo dấu hiệu phổ dễ nhầm với đối tượng “Bãi bồi” và
“Khu đô thị”.
Đối tượng “Hoa màu và Cây cảnh” cả hai phương pháp đều phân loại khá tốt theo dấu
hiệu phổ.
Đối tượng “Sông + Hồ” với phương pháp (1) phân tách vùng có phạm vi rộng lớn thì tốt,
nhưng với Hồ nhỏ sau quá trình lọc kết quả phân loại có sự khái quát, cộng gộp nên kết quả chưa
chính xác so với phương pháp (2).
b. Đánh giá kết quả phân loại theo hệ số Kappa
Để tính hệ số Kappa học viên thực hiện lấy mẫu ngẫu nhiên trên hai ảnh phân loại, sau đó
tiến hành chồng ghép hai ảnh trên lên bản đồ hiện trạng. Kết quả trên được học viên thực hiện
trên phần mềm Arc-GIS theo công thức:

Thu được kết quả như sau:

Bảng 2.4 : Bảng mà trận sai số phân loại theo phƣơng pháp dựa trên đối tƣợng

0
10
1
3
0
6
0
20
Khu dân
cƣ
0
0
15
1
2
0
3
20
Đất quy
hoạch
2
3
1
12
1
0
1
20
Hoa màu
+ Cây

20
20
20
20
20
20
15
280
Tính theo công thức hệ số K= 70%

Bảng 2.5 : Bảng mà trận sai số phân loại theo phƣơng pháp dựa trên pixel

Lúa
Bãi
bồi
Khu
dân
cƣ
Đất
quy
hoạch
Hoa
màu +
Cây
cảnh
Sông +
Hồ
Cây
trong
khu dân

hoạch
2
3
1
12
1
0
1
20
Hoa màu +
Cây cảnh
3
2
2
0
10
2
1
20
Sông + Hồ
1
3
1
0
2
12
1
20
Cây trong
khu dân cƣ


CHƢƠNG 3: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG LỚP PHỦ VÀ SỰ THAY ĐỔI HÌNH THÁI
QUẬN TÂY HỒ GIAI ĐOẠN 1995 - 2010
Để thành lập bản đồ biến động nói chung và bản đồ hiện trạng lớp phủ nói riêng từ ảnh
vệ tinh thì quy trình thành lập được thực hiện cụ thể như sau:

ẢNH VỆ TINH

Hình 3.1: Mô hình thành lập bản đồ biến động
3.1. Đánh giá kết quả phân loại
Từ ảnh vệ tinh năm 1995, 2003, 2010 qua xử lý và phân loại đã thành lập được bản đồ
hiện trạng lớp phủ theo từng năm tương ứng. Trên cơ sở phân loại ảnh cùng với việc tiến hành
Hình 3.2: Cơ cấu diện tích các loại hình lớp phủ qua 3 năm
Theo cơ cấu diện tích các loại hình lớp phủ dựa trên kết quả phân loại ảnh vệ tinh qua
3 năm cho thấy: Tỷ lệ diện tích lớp phủ trên địa bàn quận có sự thay đổi rõ rệt, diện tích đất
khu dân cư liên tục tăng từ 18,22% năm 1995 lên 33,03% (2010), đất trồng lúa giam rõ rệt
trong khi đó diện đất trồng cây cảnh+hoa tăng lên; diện tích đất sông+hồ hay còn gọi đất mặt
nước trên địa bàn vẫn chiếm tỷ lệ cao, do trên địa bàn quận có Hồ Tây là hồ rất đẹp và lớn
nhất Hà Nội.
3.1.2. Nghiên cứu sự biến động các loại hình lớp phủ
Để đánh giá sự thay đổi từng loại hình lớp phủ qua từng thời kỳ phát triển, tiến hành
thành lập bản đồ biến động lớp phủ qua việc chồng xếp các bản đồ hiện trạng lớp phủ: năm
1995 phủ lên năm 2003 và 2010, năm 2003 phủ lên năm 2010; sử dụng phép phân tích không
gian trong phần mền Arc-Gis, thành lập bản đồ biến động lớp phủ các giai đoạn 1995-2003,
2003-2010, 1995-2010.

256,83
448,48
391,23
191,65
9,3
-57,25
-1,8
Trong đó: + Giá trị tăng của đối tượng
- Giá trị giảm của đối tượng Từ việc chồng xếp 2 bản đồ hiện trạng lớp phủ ở 2 năm, áp dụng công thức tính biến
động, ta có bảng giá trị trong đó thể hiện chi tiết các giá trị biến động giữa các loại hình lớp
phủ qua các giai đoạn nghiên cứu.
Bảng 3.2: Ma trận biến động các loại hình lớp phủ giai đoạn 1995 -2003 (đ/v: ha)

Lúa
Bãi bồi
Khu
dân cư
Hoa
màu+Cây
cảnh
Sông+Hồ
Cây trong
khu dân cư
Lúa
102
1
51

31
50
664
16
Cây trong
khu dân cư
0
0
36
2
9
12
Đất trống
146
4
130
116
42
12

Bảng 3.3: Ma trận biến động các loại hình lớp phủ giai đoạn 2003 – 2010 (đ/v: ha)

Lúa
Bãi bồi
Khu
dân cư
Đất
quy
hoạch
Hoa

11
28
12
Hoa màu +
Cây cảnh
7
8
48
71
289
17
4
Sông + Hồ
0
38
18
0,6
39
728
1
Cây trong
khu dân cư
0
0
27
0
0,08
12
25
Qua bảng số liệu ta có thể thấy sự chuyển đổi giữa các loại hình sử dụng đất, diện tích

huyện Từ Liêm dân cư hình thành mang tính chất phạm vi hẹp, tập trung phát triển xung
quanh hồ Tây, dọc tuyến đường An Dương Vương, đường Âu Cơ, đường Lạc Long Quân.
Đến nay, diện mạo đô thị Tây Hồ có nhiều thay đổi, đặc biệt khu vực thuộc phường Phú
Thượng, phường Xuân La có sự đầu tư của nước ngoài đã hình thành khu đô thị cao cấp Nam
Thăng Long - CIPUTRA Hà Nội (với tổng diện tích là 349,135 ha) đang hình thành. Trong
tương lai Tây Hồ sẽ là 1 quận nội thành phát triển theo hướng hiện đại. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

KẾT LUẬN
Với những kết quả thu được từ luận văn, học viên rút ra một số kết luận như sau:
Về phương pháp luận
1. Do bản chất bức xạ của các pixel đất trống và các pixel chứa các đối tượng nhà cửa rất
giống nhau nên việc tách rời chúng trên dữ liệu viễn thám chỉ có thể thực hiện được khi
áp dụng định nghĩa đô thị. Tuy nhiên, với các dữ liệu ảnh vệ tinh không thôi thì các pixel
thể hiện khối nhà trong phạm vị nghiên cứu đều đã được xếp vào đất đô thị. Điều này
cúng dẫn đến một số hạn chế về độ chi tiết nhưng không ảnh hưởng đến việc đánh giá xu
thế thay đổi hình thái không gian.
2. Do điều kiện sử dụng đất manh mún, phương pháp phân loại thống kê theo thuật toán
Maximum Likehood còn rất nhiều hạn chế đối với các ảnh có độ phân giải 10m, do sự sai
lẫn nhiều đối tượng (khu dân cư, đất trống, đường giao thông).
3. Phương pháp phân loại theo đối tượng với sự trợ giúp của phần mềm eCognition được sử
dụng cho dữ liệu SPOT có độ phân giải 20m và 10m cho phép nâng cao độ đáng kể chính
xác của kết quả nghiên cứu.
4. Đưa ra được bản đồ biến động và bảng ma trận biến động các loại hình sử dụng đất các
giai đoạn 1995 - 2003; 2003 - 2010.
Về sự mở rộng đô thị:
5. Đất đô thị có xu hướng tăng nhanh vào những năm gần đây: Thời kỳ 1992 - 2003 tăng 7,2
%/năm, phù hợp với thời điểm của Đổi Mới kinh tế; thời kỳ 2003 - 2010 tăng 2,1%/năm,

7. Nguyễn Đình Dương (1998), “Nghiên cứu sự phát triển của đô thị Hà Nội bằng tư liệu
viễn thám đa phổ và đa thời gian”, Chuyên đề khoa học, Viện Địa lý
8. Nguyễn Văn Đài (2002), Giáo trình: Hệ thông tin Địa lý (GIS), Trường ĐHKHTN -
ĐHQG Hà Nội.
9. Đinh Thị Bảo Hoa (1999 ), "Ứng dụng công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý
trong nghiên cứu quy hoạch đô thị Hà Nội". Trong tập: Ứng dụng viễn thám và hệ
thông tin địa lý trong quy hoạch môi trường.
10. Đinh Thị Bảo Hoa (2004), Công nghệ viễn thám trong nghiên cứu biến động sử dụng
đất đô thị, Chuyên đề: Ứng dụng viễn thám trong nghiên cứu chuyên đề và khu vực -
Đại học khoa học tự nhiên.
11. Đinh Thị Bảo Hoa (2007), Nghiên cứu sử dụng hợp lý đất vùng ven đô - Huyện Thanh
Trì, Hà Nội với sự hỗ trợ của công nghệ viễn thám và hệ thông tin Địa lý, Luận án tiến
sĩ, Trường Đại học khoa học tự nhiên
12. Đỗ Thị Thanh Hoa (1999), Di cư tự do trong quá trình đô thị hoá và tác động của nó
tới môi trường xã hội thành phố Hà Nội, Luận án Tiến sĩ Địa lý, Đại học sư phạm Hà
Nội.
13. Trần Hùng-Nguyễn Quốc Thông (1997), Một nghìn năm Thăng Long - Hà Nội, Nhà
xuất bản xây dựng.
14. Nguyễn Thị Ngọc Nga, Ứng dụng viễn thám và GIS nghiên cứu hình thái không gian
của sự phát triển đô thị Hà Nội giai đoạn 1975 - 2005”. Luận văn thạc sỹ, Đại học
khoa học tự nhiên.

15. Viện Quy hoạch đô thị Việt Nam (2006), Quy hoạch tổng thể thủ đô Hà Nội qua các
thời kỳ.
16. Viện quy hoạch Đô thị và nông thôn (2007), Quy hoạch xây dựng vùng thủ đô Hà Nội,
thuyết minh tổng hợp.
17. Vũ Tự Lập, Địa lý tự nhiên Việt Nam
18. Lê Huỳnh, Lê Ngọc Nam, Vũ Bích Vân, Phạm Ngọc Đĩnh, Trần Minh - Bản đồ học
chuyên đề.