BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO
TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
CHẾ THÙY LINH ỨNG DỤNG TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ
HỆ THỐNGTHÔNG TIN ðỊA LÝ ðỂ THÀNH LẬP BẢN ðỒ
HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ðẤT NĂM 2010 TỶ LỆ 1:10 000
THỊ XÃ CỬA LÒ - TỈNH NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ ðẤT ðAI
Chuyên ngành : QUẢN LÝ ðẤT ðAI
Mã số : 60850103
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM VỌNG THÀNH
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñối với Phó giáo sư, Tiến sỹ Phạm Vọng
Thành - Người ñã hết lòng tận tụy hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện
Luận văn này.
Tôi xin cảm ơn các Thầy, Cô giáo trong Khoa Tài nguyên và Môi trường -
Viện ðào tạo sau ñại học – Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tạo mọi ñiều
kiện thuận lợi và giúp ñỡ tôi thực hiện hoàn thành Luận văn.
Tôi xin cảm ơn các cơ quan chức năng và cá nhân có liên quan thuộc tỉnh
Nghệ An ñã cung cấp tài liệu và giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện nghiên cứu ñề
tài; xin cảm ơn các bạn học viên Cao học ngành Quản lý ñất ñai Khóa 19 Nghệ An
ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện Luận văn; xin cảm ơn bạn bè tôi, những
người thân trong gia ñình tôi ñã luôn cổ vũ, ñộng viên và giúp ñỡ tôi trong suốt quá
trình thực hiện Luận văn này.
Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả Chế Thùy Linh
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
iii
MỤC LỤC
Lời cam ñoan i
Lời cảm ơn ii
Mục lục iii
Danh mục các từ viết tắt v
Danh mục bảng vi
Danh mục hình ảnh viii
1. MỞ ðẦU 1
1.1. Tính cấp thiết của ñề tài 1
3.2.3 Ứng dụng tư liệu ảnh viễn thám ñánh giá hiện trạng sử dụng ñất
thị xã Cửa Lò 31
3.2.4 Tích hợp với tư liệu bản ñồ và hệ thống thông tin ñịa lý ñể thành
lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất 31
3.2.5 ðề xuất giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý Nhà nước về ñất ñai
trên ñịa bàn. 31
3.3. Phương pháp nghiên cứu 31
3.3.1. Phương pháp ñiều tra, thu thập số liệu sơ cấp, thứ cấp và kế thừa
các tư liệu có sẵn 31
3.3.2. Phương pháp thống kê xử lý số liệu 33
3.3.3. Phương pháp giải ñoán ảnh viễn thám bằng công nghệ số. 33
3.3.4. Phương pháp giải ñoán ảnh số 34
4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 39
4.1. ðiều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội 39
4.1.1. ðiều kiện tự nhiên 39
4.1.2. ðiều kiện kinh tế - xã hội 42
4.1.3. Thực trạng công tác quản lý ñất ñai của thị xã Cửa Lò, tỉnh Nghệ
An trong những năm qua. 47
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
v
4.2. Thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất 51
4.2.1. Thu thập tư liệu 52
4.2.2. Nhập ảnh, tăng cường chất lượng ảnh, nắn chỉnh tư liệu ảnh 52
4.2.3. Xử lý ảnh 56
4.2.4. ðánh giá ñộ chính xác của kết quả phân loại 62
4.2.5. Sản phẩm tạo ra trong quá trình thực nghiệm 65
4.3. Kết quả kiểm kê ñất ñai 67
4.3.1. Hiện trạng sử dụng ñất năm 2010 67
trên ảnh
UNDP: Chương trình phát triển Liên Hiệp quốc (United National Development
Programme)
UTM: Hệ lưới chiếu (Universal Transverse Mercator)
WGS 84: Hệ tọa ñộ thế giới xây dựng năm 1984 (World Geodetic System)
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
vii
DANH MỤC BẢNG
STT Tên bảng Trang
Bảng 2.1 ðặc ñiểm của dải phổ ñiện từ sử dụng trong kỹ thuật viễn thám 6
Bảng 3.1 Thông tin dữ liệu ảnh vệ tinh 32
Bảng 4.1: Bảng phân loại ñất thị xã Cửa Lò 42
Bảng 4.2 : Ma trận sai số phân loại ảnh năm 2010 64
Bảng 4.3: ðánh giá kết quả phân loại năm 2010 64
Bảng 4.4: Thống kê diện tích giải ñoán năm 2010 66
Bảng 4.5: Hiện trạng sử dụng ñất năm 2010 67
Bảng 4.6: Chênh lệch diện tích giải ñoán và diện tích kiểm kê 68
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH
STT Tên hình Trang
1.1. Tính cấp thiết của ñề tài
Bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất (HTSDð) là một trong những nguồn tài
liệu quan trọng giúp các nhà quy hoạch, các nhà hoạch ñịnh chính sách có cái
nhìn tổng quan về hiện trạng lớp phủ mặt ñất qua từng thời kỳ. Do tính chất
liên tục thay ñổi của bề mặt ñất trong quá trình phát triển kinh tế, xã hội và ñô
thị hoá của từng ñịa phương nên việc xây dựng bản ñồ HTSDð là một việc
làm cần thiết.
Hiện nay, ña số các ñịa phương trong cả nước vẫn sử dụng các phương
pháp thành lập bản ñồ HTSDð theo phương pháp truyền thống, quá trình cập
nhật chỉnh lý số liệu mất nhiều thời gian, sử dụng nhiều nhân lực mà bản ñồ
có ñộ chính xác không cao và không thống nhất. Những hạn chế này ảnh
hưởng lớn tới công tác quản lý tài nguyên ñất ñai trong giai ñoạn hiện nay.
Trong vòng nửa thế kỷ trở lại ñây, công nghệ viễn thám và hệ thông tin
ñịa lý (GIS) ñược ứng dụng rộng rãi trong việc nghiên cứu bề mặt vỏ trái ñất
cũng như công tác thành lập bản ñồ HTSDð. Việc áp dụng phương pháp
thành lập bản ñồ HTSDð bằng tư liệu ảnh viễn thám và GIS cho phép chúng
ta xác ñịnh nhanh chóng về vị trí không gian và tính chất của ñối tượng. ðồng
thời dựa trên các ñộ phân giải phổ, ñộ phân giải không gian và ñộ phân giải
thời gian của tư liệu viễn thám cho phép chúng ta xác ñịnh ñược thông tin của
ñối tượng một cách chính xác và nhanh nhất, thậm chí ở những vùng sâu,
vùng xa. Nhờ ñó tư liệu viễn thám và GIS ñã ñem lại khả năng mới cho công
tác quản lý ñất ñai.
Việc ứng dụng tư liệu viễn thám và GIS, cùng với các công cụ phần mềm hỗ
trợ ñã tạo ñược một bước tiến mới trong quy trình thành lập bản ñồ HTSDð.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
2
Trước yêu cầu ñòi hỏi phải cập nhật thông tin một cách ñầy ñủ, nhanh
chóng và chính xác nhất về HTSDð nên việc áp dụng tư liệu ảnh viễn thám
pháp thu thập và phân tích thông tin của ñối tượng (vật thể) mà không có
những tiếp xúc trực tiếp với chúng.
Khi vệ tinh Lansat-1 ñược phóng vào năm 1972, những ứng dụng của kỹ
thuật viễn thám trong lĩnh vực giám sát môi trường và quản lý tài nguyên
thiên nhiên ñã trở nên khá phổ biến và trở thành một phương pháp rất hiệu
quả trong việc cập nhật thông tin của một vùng hay toàn lãnh thổ phục vụ cho
công tác khai thác và quản lý tài nguyên thiên nhiên, giám sát biến ñộng và
nghiên cứu môi trường, nghiên cứu hệ sinh thái và thành lập bản ñồ lớp phủ
cũng như bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất ….[3].
Sóng ñiện từ ñược phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp
thông tin chủ yếu về ñặc tính của ñối tượng. Ảnh viễn thám cung cấp thông
tin về các vật thể tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước sóng
ñã xác ñịnh. ðo 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 ñất khác nhau
do sự tương tác giữa bức xạ ñiện từ và vật thể.
Thiết bị dùng ñể cảm nhận sóng ñiện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể
ñược 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 ñược gọi là vật mang ( máy bay,
khinh khí cầu, tàu con thoi hoặc vệ tinh…).Hình 1.1 thể hiện sơ ñồ nguyên lý
thu nhận ảnh viễn thám.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
4Hình 2.1 Nguyên lý thu nhận dữ liệu viễn thám
Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt
trời, năng lượng của sóng ñiện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ ñược bộ
cảm biến ñặt trên vật mang thu nhận.
Thông tin về năng lượng phản xạ của các vật thể ñược ảnh viễn thám thu
khí như oxy, nitơ, cacbonic, ôzôn, hơi nước… và các phân tử lơ lửng trong
khí quyển là tác nhân chính ảnh hưỏng ñến sự suy giảm năng lưọng sóng
ñiện từ trong quá trình lan truyền.
ðể hiểu rõ cơ chế tương tác giữa sóng ñiện từ và khí quyển và việc chọn
phổ ñiện từ ñể sử dụng cho việc thu nhận ảnh viễn thám, bảng 2.1 thể hiện
ñặc ñiểm cuả dải phổ ñiện từ thường ñược sử dụng trong kỹ thuật viễn thám.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
6
Bảng 2.1 ðặc ñiểm của dải phổ ñiện từ sử dụng trong kỹ thuật viễn thám
Dải phổ sóng
ñiện từ
Bước
sóng
ðặc ñiểm Tia cực tím
0,3 ÷
0,4µm
Hấp thụ mạnh bởi lớp khí quyển ở tầng cao(tầng ôzôn),
không thể thu nhận năng lượng do dải sóng này cung cấp
nhưng hiện tượng này lại bảo vệ con người tránh bị tác
ñộng của tia cực tím.
Tia nhìn thấy
(rada)
1mm ÷
30cm
Khí quyển không hấp thụ mạnh năng lượng các bước
sóng lớn hơn 2cm, cho phép thu nhận năng lượng cả ngày
lẫn ñêm không bị ảnh hưởng của mây, sương mù hay
mưa. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
7
c. Hệ thống thu nhận tư liệu viễn thám.
- Bộ cảm viễn thám: là các thiết bị tạo ra ảnh về sự phân bố năng lượng
phản xạ hay phát xạ của các vật thể từ mặt ñất theo những phần nhất ñịnh của
quang phổ ñiện từ. Việc phân loại các bộ cảm dựa theo dãi sóng thu nhận,
chức năng hoạt ñộng, cũng có thể phân loại theo kết cấu.
- Bộ cảm chia ra là bộ cảm chủ ñộng và bộ cảm bị ñộng:
+ Bộ cảm bị ñộng thu nhận bức xạ do vật thể phản xạ hoặc phát xạ từ
nguồn phát tự nhiên là mặt trời.
+ Bộ cảm chủ ñộng lại thu năng lượng do vật thể phản xạ từ một nguồn
cung cấp nhân tạo.
2.1.2. Phương pháp xử lý thông tin viễn thám.
a. Khái niệm giải ñoán ảnh viễn thám
Giải ñoán ảnh Viễn thám là quá trình tách thông tin ñịnh tính cũng như
ñịnh lưọng về ảnh dựa trên tri thức chuyên ngành hoặc kinh nghiệm của
người ñoán ñọc ñiều vẽ[1].
Việc tách thông tin có thể phân làm 5 loại:
- Phân loại ña phổ: Quá trình tách gộp thông tin dựa trên tính chất không
thường có dạng hình vuông hay chữ nhật, khu vực chung cư cao tầng khác với
nhà riêng lẻ )
-Bóng râm: Khi nguồn phát năng lượng (mặt trời hay rada) không nằm
ngay trên ñỉnh ñầu hoặc trong trưòng hợp nghiêng sẽ xuất hiện bóng của ñối
tượng. Căn cứ theo bóng của vật thể có thể xác ñịnh ñược chiều cao của vật
thể, trong ảnh rada bóng râm là yếu tố giúp cho việc xác ñịnh ñịa hình và hình
dạng mặt ñất. Tuy nhiên, bóng râm trong ảnh vệ tinh quang học thường làm
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
9
giảm khả năng giải ñoán ñối với khu vực nhiều nhà cao tầng, rất khó khăn
trong việc xác ñịnh diện tích của vật thể.
- ðộ ñen: Là tổng hợp năng lượng phản xạ của bề mặt của ñối tượng.
Mỗi vật thể ñược thể hiện bằng một cấp ñộ ánh sáng nhất ñịnh tỷ lệ với cường
ñộ phản xạ ánh sáng của nó (ảnh ñen trắng biến thiên từ màu trắng ñến màu
ñen, ảnh màu thì tôn ảnh sẽ cho ñộ ñậm nhạt màu ñể phân biệt vật thể khác
nhau).Ví dụ, cát khô phản xạ rất mạnh ánh sáng nên bao giờ cũng có màu
trắng, trong khi ñó cát ướt do ñộ phản xạ kém hơn nên có màu tối hơn trên
ảnh ñen trắng. Trên ảnh hồng ngoại ñen trắng, do thực vật phản xạ mạnh hơn
nên chúng có màu trắng và nước lại hấp thụ hầu hết bức xạ trong dải sóng này
nên bao giờ cũng có màu ñen. ðộ ñậm nhật (nền ảnh) là yếu tố rất quan trọng
và cơ bản trong việc giải ñoán ảnh.
- Màu sắc: Là một yếu tố rất thuận lợi trong việc xác ñịnh chi tiết các ñối
tượng. Ví dụ, các kiểu loài thực vật có thể ñược phát hiện dễ dàng thông qua
màu sắc (ngay cả cho những người không có nhiều kinh nghiệm). Trong giải
ñoán ảnh khi sử dụng ảnh hồng ngoại màu, các ñối tượng khác nhau sẽ cho
các tông màu khác nhau, ñặc biệt khi sử dụng ảnh ña phổ tổ hợp màu. Tuỳ
theo mục tiêu giải ñoán, việc chọn lựa các kênh phổ thích hợp ñể tổ hợp màu
sẽ hiển thị rõ nhất các ñối tượng mà người giải ñoán quan tâm.
dựa trên những vùng nghiên cứu thử nghiệm ñã ñược ñiều tra kỹ lưỡng. Bằng
cách sử dụng khoá giải ñoán, người giải ñoán có thể phát triển mở rộng và
phân tích cho nhiều vùng khác nhau trên cơ sở cùng một loại dữ liệu (cùng là
ảnh Landsat, SPOT hay IKONOS) cũng như cùng mùa và thời gian chụp ảnh,
do ñó, giúp cho công tác giải ñoán ảnh nhanh hơn và ñảm bảo ñược tính
thống nhất trong quá trình giải ñoán.
Tất cả 8 yếu tố giải ñoán ảnh nêu trên cùng với các thông tin về thời gian
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
11
chụp ảnh, mùa, loại phim, tỷ lệ ảnh ñều phải xem xét cẩn thận trước khi thiết
lập khoá giải ñoán. Một bộ khoá giải ñoán phải bao gồm cả phần mô tả ảnh và
phần thuyết minh. ðây là tiêu chuẩn ñể phân biệt một ñối tượng nào ñó tương
ứng với các chuẩn giải ñoán về ñối tượng ñó.
c. Giải ñoán ảnh bằng công nghệ số
* Hiệu chỉnh bức xạ:
Do nhiều nguyên nhân khác nhau như: do ảnh hưởng của bộ cảm biến
hoặc có thể do ảnh hưởng của ñịa hình và góc chiếu của mặt trời hoặc do ảnh
hưởng của khí quyển,…làm ảnh hưởng rất lớn ñến chất lượng ảnh thu ñược.
ðể ñảm bảo nhận ñược những giá trị chính xác của năng lượng bức xạ và
phản xạ của vật thể trên ảnh vệ tinh, cần phải thực hiện việc hiệu chỉnh bức xạ
nhằm loại trừ các nhiễu trước khi sử dụng ảnh.
* Hiệu chỉnh hình học ảnh:
Bản chất các biến dạng hình học của ảnh ñược hiểu như là sự sai lệch vị
trí giữa tọa ñộ ảnh thực tế (ño ñược) và tọa ñộ ảnh lý tưởng ñược tạo bởi một
bộ cảm biến có thiết kế hình học chính xác và trong ñiều kiện thu nhận lý
tưởng, nhằm loại trừ sai số giữa tọa ñộ ảnh thực tế và tọa ñộ lý tưởng cần phải
tiến hành hiệu chỉnh hình học. Nguyên nhân gây ra biến dạng hình học có thể
là do nội sai, tức là do tính chất hình học của bộ cảm hoặc do ngoại sai gây ra
ảnh dựa trên chỉ số thực vật NDVI và biến ñổi tạo ảnh tỷ số.
2.1.3. Một số ứng dụng của viễn thám
- Ứng dụng trong khí tượng: dùng ñể dự báo thời tiết, dự báo thiên tai
liên quan ñến biến ñổi nhiệt ñộ bề mặt ñất, mây, ….
- Ứng dụng trong bản ñồ: là công cụ ñắc lực phục vụ cho ngành bản ñồ,
thành lập các loại bản ñồ ñịa hình và bản ñồ chuyên ñề ở nhiều tỉ lệ khác nhau.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
13
- Ứng dụng trong nông – lâm nghiệp: theo dõi mức ñộ biến ñổi thảm phủ
thực vật, ñộ che phủ rừng, ….
- Ứng dụng trong ñịa chất: Theo dõi tốc ñộ sa mạc hoá, tốc ñộ xâm thực
bờ biển, phân tích những cấu trúc ñịa chất trên mặt cũng như bên trong lòng
ñất (vỏ trái ñất), ….
2.2. Hệ thống thông tin ñịa lý (GIS)
2.2.1. Khái quát chung về GIS
a. ðịnh nghĩa về GIS
Hiện nay có khá nhiều ñịnh nghĩa về GIS, song có thể thống nhất chung
về ñịnh nghĩa như sau: “GIS là một tổ chức tổng thể của 4 hợp phần: phần cứng
(máy tính và các thiết bị ngoại vi), phần mềm, dữ liệu ñịa lý và người ñiều hành
ñược thiết kế hoạt ñộng một cách có hiệu quả nhằm thu nhận, lưu trữ, ñiều
khiển, phân tích và hiển thị toàn bộ các dạng dữ liệu ñịa lý. GIS có mục tiêu ñầu
tiên là xử lý hệ thống dữ liệu trong môi trường không gian ñịa lý” [5].
b. Các thành phần chính của GIS
GIS bao gồm các hợp phần cơ bản sau: dữ liệu, người ñiều hành, phần
cứng, phần mềm.
+ Dữ liệu
Dữ liệu có thể ñến từ nhiều nguồn như số liệu tính toán thống kê, các
quan trắc thực ñịa, ảnh viễn thám, bản ñồ giấy. Với kỹ thuật hiện ñại ngày
pháp tốt nhất ñể phân tích và áp dụng nhằm ñưa ra kết quả tốt nhất.
Các yêu cầu trên là cần thiết ñối với người ñiều hành GIS, các huấn
luyện chi tiết sẽ tùy thuộc nội dung và mục tiêu cũng như khả năng của máy
NGƯỜI
ðIỀU HÀNH
PH
ẦN
CỨNG
PHẦN
MỀM
CƠ SỞ DỮ LIỆU
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………
15
tính và phần mềm ñể lựa chọn những chương trình ñào tạo thích hợp.
+ Phần cứng (máy tính và thiết bị ngoại vi):
Phần cứng của một GIS bao gồm các hợp phần sau: bộ xử lý trung tâm,
thiết bị nhập dữ liệu, lưu trữ dữ liệu, thiết bị hiển thị và xuất dữ liệu.
- Bộ xử lý trung tâm: hệ thống ñiều khiển, bộ nhớ, tốc ñộ xử lý là
những yếu tố quan trọng nhất của CPU.
- Các thiết bị ngoại vi phục vụ cho việc nhập dữ liệu: bàn số hóa, máy
quét ñể chuyển ñổi dữ liệu tương tự thành dạng số. Các phương tiện lưu trữ
thông dụng là ổ ñĩa cứng, ổ ñọc băng, ổ ñĩa quang có thể ghi và xóa dữ liệu.
Thiết bị hiển thị và xuất dữ liệu bao gồm màn hình, máy in. Hiện nay, với sự
phát triển của công nghệ tin học và công nghệ thông tin, ñặc biệt là khi có
thiết bị mạng cho phép chia sẻ các chức năng và trao ñổi giữa những người sử
dụng, càng tạo ñiều kiện cho GIS phát triển.
Chức năng thứ hai của phần mềm GIS là hệ thống quản lý dữ liệu
(DBMS). GIS phải có khả năng ñiều khiển các dạng khác nhau của dữ liệu ñịa
lý ñồng thời có thể quản lý hiệu quả một khối lượng lớn dữ liệu theo một trật
tự rõ ràng.
Một yếu tố rất quan trọng của phần mềm GIS là cho khả năng liên kết
hệ thống giữa việc tự ñộng hóa bản ñồ và quản lý cơ sở dữ liệu. Các tài liệu
mô tả cho một vị trí bất kỳ, có thể liên hệ một cách hệ thống với vị trí không
gian của chúng. Sự liên kết ñó là một ưu thế của việc vận hành GIS:
+ Một là: các dữ liệu thuộc tính nhất thiết phải ñược thể hiện liên kết
với các ñối tượng trên bản ñồ. Ví dụ, số liệu về dân số của một thành phố
ñược gọi ra một cách tự ñộng mà không cần phải có một sự tra cứu nào khác.
ðối với bản ñồ truyền thống thì công việc tra cứu thường phải làm ñộc lập,
Copyright: Tài liệu đại học ©