BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI NGUYỄN ðỨC CÔNG
ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS PHỤC VỤ
CÔNG TÁC QUẢN LÝ ðẤT ðAI TRÊN ðỊA BÀN
QUẬN HOÀN KIẾM, THÀNH PHỐ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP
HÀ NỘI – 2011
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
ñược cảm ơn và các thông tin ñược trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ
nguồn gốc.
Tác giả luận văn
Nguyễn ðức Công
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
ii
LỜI CẢM ƠN
ðể có ñược kết quả nghiên cứu này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản
thân, tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ từ nhiều các ñơn vị và cá nhân. Tôi xin ghi
MỤC LỤC
iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
v
DANH MỤC HÌNH
vi
DANH MỤC BẢNG
viii
1. MỞ ðẦU
1
1.1. Tính cấp thiết của ñề tài 1
1.2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 2
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 2
2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
3
2.1. Cơ sở lý luận về nguồn tài nguyên ñất ñai 3
2.2. Cơ sở lý luận về ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý dữ liệu ñất 7
2.3. Tổng quan về kỹ thuật viễn thám 11
2.4. Tổng quan về GIS 35
2.5. Tổng quan về hệ thống CSDL 49
3. ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU
57
3.1. ðối tượng, phạm vi nghiên cứu 57
3.2. Nội dung nghiên cứu 57
3.3. Phương pháp nghiên cứu 57
4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
59
4.1. Khái quát ñiều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu 59
4.1.1. Lịch sử hình thành 60
GIS Hệ thống thông tin ñịa lý
MCDS Hệ thống hỗ trợ ra quyết ñịnh ña mục tiêu
DTM Mô hình số ñịa hình
AGL Bộ phận phát triển tài nguyên ñất và nước
HTSDð Hiện trạng sử dụng ñất
GCNQSDð Giấy chứng nhận quyền sử dụng ñất
CNTT Công nghệ thông tin
HTSDð Hiện trạng sử dụng ñất
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
vi
DANH MỤC HÌNH
STT Tên Hình
Trang
Hình 2.1 ðất và các thành phần cơ bản 4
Hình 2.2 Cấu tạo phẫu diện ñất vùng ñồi núi. 6
Hình 2.3 Cấu tạo phẫu diện ñất lúa nước. 6
Hình 2.4 Các kênh sử dụng trong viễn thám 13
Hình 2.5 Nguyên lý thu nhận hình ảnh trong viễn thám 14
Hình 2.6 Bức xạ ñiện từ 18
Hình 2.7 ðặc ñiểm phản xạ phổ trên các kênh ảnh SPOT 20
Hình 4.10 Quy trình ñiều tra ngoại nghiệp 77
Hình 4.11 Quy trình thành lập CSDL thông tin ñịa lý 79
Hình 4.12 Giao diện ArcToolBox 80
Hình 4.13 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 1 81
Hình 4.14 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 2 81
Hình 4.15 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 3 82
Hình 4.16 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 4 82
Hình 4.17 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 5 83
Hình 4.18 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 6 84
Hình 4.19 Giao diện IGDS to Coverage Wizard 7 84
Hình 4.20 Giao diện ArcCatalog 85
Hình 4.21 Giao diện Coverage Properties 85
Hình 4.22 Giao diện Define Projection Wizard 1 86
Hình 4.23 Giao diện Define Projection Wizard 2 87
Hình 4.24 Giao diện Define Projection Wizard 3 88
Bảng 2.2 Kênh phổ của TM 15
Bảng 2.3 Các thông số ảnh của vệ tinh SPOT - 3 16
Bảng 2.4 Phân loại sóng ñiện từ và các kênh phổ sử dụng trong viễn thám 19
Bảng 4.1 Cơ cấu và biến ñộng ñất ñai 69
Bảng 4.2 Phiên hiệu các mảnh bản ñồ 1/2000 VN-2000 khu vực nghiên cứu 71
Bảng 4.3 Mẫu phiếu ñiều tra ngoại nghiệp 78
Bảng 4.4 Thống kê số lượng thông tin ñịa lý ñiều tra 94
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
1
1. MỞ ðẦU
1.1. Tính cấp thiết của ñề tài
ðất ñai là tài nguyên quý giá mà thiên nhiên ban tặng cho con người, là
thành phần quan trọng hàng ñầu của môi trường sống, là tư liệu sản xuất ñặc biệt
và không thể thay thế trong sản xuất nông nghiệp, là ñịa bàn phân bố dân cư,
xây dựng các cơ sở văn hóa, kinh tế, an ninh.
Ngày nay, cùng với sự phát triển của ñất nước, nhu cầu về ñất ñai của tất
cả các ngành, các lĩnh vực ngày càng cao tạo nên sự thay ñổi khá lớn về cơ cấu
các loại hình sử dụng ñất theo thời gian. ðối với công tác quản lý ñất ñai, việc
tìm hiểu rõ và thường xuyên nắm chắc quá trình biến ñộng ñất ñai, việc sử dụng
ñất diễn biến như thế nào trong các giai ñoạn phát triển khác nhau là một nhiệm
vụ hết sức quan trọng, bởi việc này góp phần cung cấp các thông tin cần thiết,
thông tin ñịa lý
- Các số liệu ñiều tra, thu thập chính xác, ñầy ñủ và phản ánh trung thực,
khách quan
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
- ðề xuất phương pháp thành lập CSDL thông tin ñịa lý phù hợp với ñịa
bàn thành phố lớn ở Việt Nam
- Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS, các phần mềm hỗ trợ và CSDL
trong công tác quản lý dữ liệu ñất ñai
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Xây dựng mô hình ứng dụng công nghệ tin học ñể phục vụ công tác
quản lý Nhà nước về ñất ñai cho quận Hoàn Kiếm, thành phố Hà Nội
- Mô hình thành lập CSDL thông tin ñịa lý sẽ giúp quản lý dữ liệu một
cách có hệ thống và ñáp ứng ñược những yêu cầu về dữ liệu hiện nay.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
3
2. TỔNG QUAN CÁC VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
2.1. Cơ sở lý luận về nguồn tài nguyên ñất ñai
2.1.1. Tổng quan về nguồn tài nguyên ñất ñai
2.1.1.1. Khái niệm
Trên mặt ñịa cầu có chỗ là một khối rắn chắc, có chỗ là bãi cát mênh
mông hoang mạc, có chỗ cây cối mọc xanh tươi bát ngát. Loài người gọi vùng
thứ nhất là ñá (nham thạch), vùng thứ hai là sa mạc, vùng thứ ba là thổ nhưỡng.
Như vậy thổ nhưỡng là ñất mặt tơi xốp của vỏ lục ñịa, có ñộ dầy khác nhau.
Nguồn gốc của ñất là từ các loại "ñá mẹ" nằm trong thiên nhiên lâu ñời bị
phá huỷ dần dần dưới tác dụng của yếu tố lý học, hóa học và sinh học. Tiêu
chuẩn cơ bản ñể phân biệt giữa "ñá mẹ" và ñất là ñộ phì nhiêu, nếu chưa có ñộ
phì nhiêu, thực vật thượng ñẳng chưa sống ñược.
Do yêu cầu sử dụng ñất khác nhau, loài người ñã dùng các phương pháp
2
+N
2
) hoặc do ñất sinh ra
(CO
2
và hơi nước).
- Nước chủ yếu do từ ngoài nhập vào, vì có hòa tan nhiều chất cho nên
nước trong ñất thực chất là dung dịch ñất.
- Sinh vật trong ñất có nhiều loài côn trùng như giun, nguyên sinh ñộng
vật, các loài tảo và một số lượng rất lớn vi sinh vật.
Những thành phần trên có thể rất khác nhau về tỷ lệ phối hợp. Ví dụ trong
ñất than bùn hàm lượng chất hữu cơ có thể tới 70-80%. Ngược lại trong ñất cát,
hoặc ñất xói mòn trơ sỏi ñá không có thực bì che phủ thì hàm lượng chất hữu cơ
chỉ có mấy phần nghìn mà thôi. Không khí và nước trong ñất cũng thay ñổi rất
ðất
Chất rắn
Khe hở giữa các hạt
Các loài sinh vật
Chất vô cơ
Chất hữu cơ
Không khí
Nước
Không khí
Nước
Chất
Hữu cơ
Chất
vô cơ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
3
. Tầng B là tầng tích tụ các chất rửa trôi từ tầng A xuống, có thể ñược chia
thành B
1
, B
2
, B
3
. Tầng C là tầng mẫu chất nằm ngay trên ñá mẹ phát sinh ra ñất.
Hiện nay, các nhà khoa học ñất ñề nghị bổ sung thêm một số tầng ñất.
Theo Soil Taxonomy và FAO-UNESCO, trong phẫu diện có các tầng lần lượt từ
trên xuống dưới như sau: tầng O, tầng H, các loại tầng A, tầng E, các loại tầng B
và tầng C (một phẫu diện ñất không nhất thiết phải ñủ tầng ñất nêu trên).
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
6
+ Vùng ñồi núi: Phẫu diện ñiển hình có 3 tầng cơ bản là A,
B, C (ñá mẹ ký hiệu là C, tầng B thường có ñộ dày lớn nhất)
Chú ý: ðộ dày từ mặt xuống tới ñá mẹ ñược gọi là ñộ dày
ñất, còn quen gọi là ñộ dày tầng ñất.
Hình 2.2 Cấu tạo phẫu diện ñất vùng ñồi núi.
+ Vùng ñồng bằng: ðiển hình là phẫu diện ñất lúa nước
AC: Tầng canh tác (còn gọi là tầng A), tầng này càng dày,
ñất càng tốt.
P: Tầng ñế cày: nằm ngay dưới tầng canh tác
B: Tầng tích tụ có màu loang lổ ñỏ vàng, tầng này tích tụ
các chất rửa trôi từ trên xuống, ngoài ra còn tích tụ một số chất từ
nước ngầm ñem lên, nên tầng B ñất ñồng bằng có tích tụ 2 chiều.
G: Tầng glay có màu xanh xám hoặc xám xanh
Hình 2.3 Cấu tạo phẫu diện ñất lúa nước.
B G
D
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
7
liệu bản ñồ (thu thập từ bản ñồ trên giấy, bản ñồ số, số liệu ño mặt ñất, số liệu
ño ảnh hàng không, vũ trụ…); Dữ liệu thuộc tính (thu thập từ nội dung bản ñồ
cũ, ñiều tra thực ñịa, sổ sách tài liệu, hồ sơ, số liệu ñiều tra cơ bản); Thông tin
ñầu ra phục vụ yêu cầu quản lý của các cơ quan nhà nước, của ngành Tài
nguyên và môi trường, các ngành khác và phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt của
người dân.
2.2. Cơ sở lý luận về ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý dữ liệu
ñất
2.2.1. Khái niệm chung về công nghệ thông tin
Từ những năm 50 - thế kỷ XX con người bắt ñầu cuộc cách mạng khoa
học kỹ thuật lần thứ hai có bản chất là quá trình tin học hóa nội dung là sử dụng
"công nghệ thông tin" ñể thay thế một phần lao ñộng trí óc, ñể trợ giúp phần
ñiều khiển bằng trí tuệ của con người.
Công nghệ thông tin là tập hợp các ngành khoa học kỹ thuật nhằm giải
quyết vấn ñề thu nhận thông tin, quản lý thông tin, xử lý thông tin, truyền thông
tin và cung cấp thông tin. ðể giải quyết những vấn ñề này, người ta ñã tập trung
nhất gặp phải những sự cố kỹ thuật gây phá hỏng thiết bị, hoặc do sự cạnh tranh
không lành mạnh của con người, hay do thời gian gây ra. Quản lý dữ liệu không
cho phép những cá nhân xâm phạm bản quyền có thể thay ñổi nội dung của dữ
liệu. Khuôn dạng dữ liệu cho phép có khả năng phân tích và xử lý dữ liệu ñể tạo
ra sản phẩm khi có các yêu cầu về thông tin.
2.2.3. Một số ứng dụng CNTT trong quản lý dữ liệu nguồn tài nguyên ñất
2.2.3.1. Trên thế giới
Trên thế giới có rất nhiều các quốc gia, các tổ chức, các cơ quan ñã ñưa
CNTT ñể xây dựng và quản lý dữ liệu ñất nói riêng và ñất ñai nói chung. Tổ
chức nông lương thế giới FAO chính là tổ chức có những ứng dụng lớn nhất về
công nghệ thông tin trong quản lý tài nguyên.
Trong thời gian ba thập kỷ qua, bộ phận phát triển tài nguyên ñất và nước
(Land and Water Development Division - AGL) của FAO ñã dẫn ñầu về phát
triển và ứng dụng máy tính dựa trên phân tích dữ liệu và hệ thống thông tin ñể
hỗ trợ các quyết ñịnh về các vấn ñề ñất nông nghiệp, quy hoạch và quản lý tài
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
9
nguyên nước. Các hệ thống thông tin ñất và nước ñã ñược thiết lập, có ba dạng
hệ thống thông tin trong AGL là: Hệ thống ñánh giá tài nguyên ñất ñai; Hệ
thống ñánh giá tài nguyên nước; Hệ thống quản lý thuỷ lợi. Trọng tâm của các
hệ thống thông tin ñất là các phương pháp và công cụ ñể ñánh giá các tiềm năng,
nguồn lực về ñất và ñất ñai trên toàn cầu, hay cho từng quốc gia, khu vực. Hệ
thống thông tin tài nguyên nước thì quan tâm tới các hệ thống thuỷ lợi, việc
quản lý sử dụng nước với các mức ñộ canh tác ở từng khu vực và ñánh giá tài
nguyên nước của mỗi quốc gia.
Các công cụ tích hợp hệ thống gồm năm nhóm chủ yếu sau:
* Công cụ về CSDL: Bao gồm các vỏ chương trình CSDL (database
program shells) ñể tạo CSDL ñất, ñịa hình, nước, khí hậu, mùa vụ và sử dụng
ñất; cũng có thể một số CSDL ñã ñược tạo ra bằng cách sử dụng các chương
cả các giai ñoạn tiếp nhận, xử lý và phổ biến thông tin về tài nguyên ñất và
nước.
2.2.3.2. Tại Việt Nam
Hệ thống thông tin ñất ñai Việt Nam (Vietnam Land Information System
- VILIS)
Nguồn gốc xuất xứ của phần mềm
ðể tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin, công nghệ GIS trong công
tác quản lý ñất ñai, năm 2000, Bộ Tài nguyên và Môi trường ñã giao cho Viện
Nghiên cứu ðịa chính thực hiện ñề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước "Xây
dựng mô hình CSDL ñất ñai cấp tỉnh" với chủ nhiệm ñề tài là TS. Lê Minh, ñề
tài ñược nghiệm thu với sản phẩm chính là phần mềm hệ thống thông tin ñất ñai
ña mục tiêu VILIS.
Năm 2005, Bộ Tài nguyên và môi trường ñã chính thức giao cho Trung
tâm Viễn thám tiếp tục thực hiện hoàn thiện, nâng cấp và triển khai áp dụng
phần mềm VILIS trong lĩnh vực quản lý ñất ñai. Tên chính thức của phần mềm
là Vietnam Land Information System - VILIS.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
11
Chức năng cơ bản của phần mềm VILIS
VILIS là một phần mềm hệ thống thông tin ñất ñai ña mục tiêu, cung cấp
ñầy ñủ những công cụ, chức năng ñể thực hiện các công tác nghiệp vụ chuyên
môn của công tác quản lý ñất ñai.
VILIS là một phần mềm bao gồm nhiều mô ñun, mỗi mô ñun bao gồm
các chức năng hỗ trợ một nội dung của công tác quản lý Nhà nước về ñất ñai:
- Mô ñun quản lý cơ sở toán học của bản ñồ, hệ thống lưới tọa ñộ - ñộ cao
các cấp, mốc ñịa giới hành chính;
thế giới, việc phân tích ảnh hàng không ñã góp phần ñáng kể trong việc phát
hiện nhiều mỏ dầu và khoáng sản trầm tích.
Vào giữa những năm 1930, người ta ñã có thể chụp ảnh mầu và ñồng thời
thực hiện nhiều cuộc nghiên cứu nhằm tạo ra các lớp cảm quang nhạy với bức
xạ gần hồng ngoại có tác dụng hữu hiệu trong việc loại bỏ ảnh hưởng tán xạ và
mù của khí quyển. Từ năm 1960, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật cho phép thu
ñược hình ảnh ở các dải sóng khác nhau bao gồm cả dải sóng hồng ngoại và
sóng cực ngắn. Sau ñó sự thành công trong việc chế tạo các bộ cảm biến và các
tàu vũ trụ, các vệ tinh nhân tạo ñã cung cấp khả năng thu nhận hình ảnh của trái
ñất từ trên quỹ ñạo góp phần hữu ích cho việc nghiên cứu lớp phủ thực vật, biến
ñộng sử dụng ñất, cấu trúc ñịa mạo, nhiệt ñộ, gió trên bề mặt ñại dương …
Viễn thám có thể phân loại làm 3 loại cơ bản theo bước sóng sử dụng:
- Viễn thám trong dải sóng nhìn thấy và hồng ngoại.
- Viễn thám hồng ngoại nhiệt.
- Viễn thám siêu cao tần.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………………
13
Hình 2.5 Nguyên lý thu nhận hình ảnh trong viễn thám
2.3.2. Vệ tinh viễn thám và tư liệu sử dụng trong viễn thám
2.3.2.1. Vệ tinh Landsat
Vệ tinh Landsat là vệ tinh tài nguyên của Hoa Kỳ ñược phóng lên quỹ ñạo
lần ñầu tiên vào năm 1972, cho ñến nay ñã có 7 thế hệ vệ tinh Landsat ñược
phóng lên quỹ ñạo. ðộ cao bay 705 km, góc nghiêng mặt phẳng quỹ ñạo 98
0
,
quỹ ñạo ñồng bộ mặt trời, chu kỳ lặp 18 ngày, bề rộng tuyến chụp 185km.
Hai bộ cảm của vệ tinh Landsat ñều là máy quét quang cơ: MSS
(Multispectral scanner) và TM (Thematic mapper).
Bộ cảm MSS hoạt ñộng ở dải phổ nhìn thấy và hồng ngoại (bảng 2.1)
Bảng 2.1 Kênh phổ của MSS
Kªnh phæ D¹ng ph¶n x¹ phæ
ChiÒu dµi sãng (µm)
1 Nh×n thÊy - xanh 0,5 - 0,6
2 Nh×n thÊy - ®á 0,6 - 0,7
3 Hång ngo¹i 0,7 - 0,8
4 Hång ngo¹i 0,8 - 1,1
Rừng
Nước
Cỏ ðất ðường
Nhà
Vệ tinh
Mặt trời
Hấp thụ
mặt trời
Bộ cảm HRV là máy quét ñiện tử CCD – HRV có thể thay ñổi góc quan
sát nhờ một gương ñịnh hướng. Gương này cho phép thay ñổi hướng quan sát
±27
0
so với trục thẳng ñứng nên dễ dàng thu ñược ảnh lập thể.
Copyright: Tài liệu đại học ©