TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ĐẤT ĐAI
-------------------------

NGUYỄN HỬU NHẢ

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM THÀNH LẬP
BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT KHU VỰC
ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG NĂM 2014

LUẬN VĂN KỸ SƯ NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI

Cần Thơ - 2014


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ĐẤT ĐAI
-------------------------

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM THÀNH LẬP
BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT KHU VỰC
ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG NĂM 2014

LUẬN VĂN KỸ SƯ NGÀNH QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI
Mã ngành: 52850103

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Ts. Nguyễn Thị Hồng Điệp


...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
Cần Thơ, ngày…..tháng…..năm 2014
Trưởng Bộ Môn

i


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN
BỘ MÔN TÀI NGUYÊN ĐẤT ĐAI
-------  -------

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Chứng nhận chấp thuận báo cáo luận văn tốt nghiệp ngành Quản Lý Đất Đai với đề tài
“ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG
SỬ DỤNG ĐẤT KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG NĂM 2014”
Do sinh viên: Nguyễn Hửu Nhả

MSSV: 4115065

Lớp Quản lý đất đai K37 – Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại
học Cần Thơ thực hiện từ ngày 01/08/2014 đến 01/12/2014
Nhận xét của cán bộ hướng dẫn:

Nguyên thiên nhiên – Trường Đại học Cần Thơ thực hiện.
Từ ngày 01/12/2014 đến 01/12/2014 và bảo vệ trước hội đồng…………..
………………………………………….

Ngày……Tháng……Năm 2014

Báo cáo Luận văn tốt nghiệp đã được hội đồng đánh giá mức:……………………
Ý kiến hội đồng
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................

Cần Thơ, ngày……tháng…….năm 2014
Chủ tịch hội đồng

iii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết quả trình
bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình
luận văn nào trước đây.

Tác giả luận văn

Nguyễn Hửu Nhả

Quý thầy cô thuộc Bộ môn Tài Nguyên Đất Đai, Trường Đại học Cần Thơ, những
người đã trực tiếp giảng dạy và hướng dẫn em trong suốt thời gian học và rèn luyện tại
trường.
Cô Nguyễn Thị Hồng Điệp người trực tiếp hướng dẫn chính cho em hoàn thành đề
tài luận văn này.
Cô cố vấn học tập Phan Kiều Diễm đã giúp đỡ em tận tình trong suốt ba năm học.
Cám ơn tất cả các bạn lớp Quản lý đất đai K37 đã động viên và cùng tôi trãi qua
thời gian sinh viên.
Sự giúp đỡ trên là niềm phấn khích rất lớn để em hoàn thành luận văn này. Em xin
kính chúc quý Thầy, Cô bộ môn Tài Nguyên Đất Đai – Khoa Môi Trường và Tài
Nguyên Thiên Nhiên – Trường Đại học Cần Thơ được nhiều sức khỏe và công tác tốt.
Sau cùng con xin gởi lòng thành kính sâu sắc đến Ba, Mẹ đã có công sinh thành, nuôi
dạy và luôn quan tâm, động viên con trong suốt quá trình học tập để con có được kết
quả như ngày hôm nay.

Nguyễn Hửu Nhả

vi


TÓM LƯỢC
Đất đai là môi trường sống của con người và cả sinh vật, là địa bàn phân bố dân cư,
xây dựng các công trình kinh tế, văn hoá, an ninh quốc phòng. Ngày nay, do sự tăng
dân số, sự phát triển của các đô thị, sự tăng trưởng kinh tế xã hội và một số vấn đề
khác đã và đang tác động rất lớn tới đất đai, đặc biệt đối với vùng Đồng Bằng Sông
Cửu Long là một vùng có hệ sinh thái đa dạng và phong phú nhiều đặc thù khác biệt,
với lợi thế của thiên nhiên đã trở thành một trong những trung tâm sản xuất và cung
ứng sản phẩm lớn.
Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của con người nhiều công nghệ với kỹ thuật cao
đặc biệt công nghệ viễn thám được sử dụng trong nhiều lĩnh vực đặc biệt thành lập bản

TÓM LƯỢC ........................................................................................................................ vii
MỤC LỤC .......................................................................................................................... viii
DANH SÁCH BẢNG ............................................................................................................ x
DANH SÁCH HÌNH ............................................................................................................ xi
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT.............................................................................................. xii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ............................................................................. 2
1.1 Định nghĩa đất đai ........................................................................................................ 2
1.2 Khái quát về hiện trạng sử dụng đất .............................................................................. 2
1.3 Tổng quan về viễn thám (Remote sensing) ................................................................... 3
1.3.1 Khái niệm .............................................................................................................. 3
1.3.2 Nguyên lý hoạt động .............................................................................................. 4
1.3.3 Phương pháp giải đoán ảnh viễn thám ................................................................... 5
1.3.4 Đánh giá độ chính xác trong phương pháp phân loại viễn thám............................ 7
1.3.5 Một số ứng dụng của viễn thám .......................................................................... 10
1.4 Một số nghiên cứu có liên quan trong và ngoài nước ................................................. 11
1.4.1 Những nghiên cứu tại Việt Nam .......................................................................... 11
1.4.2 Những nghiên cứu trên thế giới........................................................................... 12
1.5 Giới thiệu về vệ tinh LANDSAT .............................................................................. 13
1.6 Giới thiệu khái quát về phần mềm ENVI .................................................................... 15
1.7 Đặc điểm vùng ngiên cứu ........................................................................................... 17
1.7.1 Vị trí địa lý .......................................................................................................... 17
1.7.2 Địa hình địa mạo ................................................................................................. 17
1.7.3 Khí hậu thuỷ văn.................................................................................................. 18
1.7.4 Tài nguyên đất ..................................................................................................... 19
1.7.5 Hiện trạng sử dụng đất tại Đồng Bằng Sông Cửu Long ....................................... 19
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP ...................................................... 21
2.1 Phương tiện ................................................................................................................ 21
2.1.1 Địa điểm nghiên cứu ............................................................................................ 21
viii


ix


DANH SÁCH BẢNG
Bảng

Tiêu đề

Trang

1.1

Ma trận sai số của phân loại

7

1.2

Ví dụ về ma trận sai số của phân loại

8

1.3

Các loại ảnh vệ tinh và độ phân giải

10

1.4


Diện tích các đối tượng sử dụng đất ĐBSCL 2014

34

3.5

Đánh giá độ chính xác sau phân loại

41

3.6

Diện tích các đối tượng được phân loại

44

x


DANH SÁCH HÌNH
Tiêu đề

Hình

Trang

1.1

Nguyên lý hoạt động của viễn thám


3.3

Ảnh khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long được mở cùng với mặt nạ

27

3.4

Kết quả phân loại có kiểm soát các đối tượng năm 2014

30

3.5

Vị trí các điểm điều tra thực địa trên bản đồ

31

3.6

Biểu đồ diện tích phân bố các đối tượng sử dụng đất ĐBSCL năm 2014

33

3.7

Kết quả xử lý sau phân loại

35


3.13

Ảnh phân giải trung bình 30 m khu vực Thành Phố Cần Thơ

40

3.14

Kết quả phân loại có kiểm soát ảnh phân giải cao 15

41

3.15

Kết quả phân loại có kiểm soát ảnh phân giải trung bình 30 m

41

3.16

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất TPCT năm 2014 (ảnh đa phổ 30 m)

43

3.17

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất TPCT năm 2014 (ảnh đa phổ 15 m)

43


Đơn vị tính

ENVI

Enviroment for Visualizing Images

Phần mềm giải đoán ảnh

GIS

Geographic Information System

Hệ thống thông tin địa lý

GPS

Global Poistioning

Hệ thống định vị toàn cầu

LDCM

Landsat Data Continuity Mission

Vệ tinh Landsat 8

MLC

Maximum Likelihood Classifier

cây trồng, chuyển mục đích sử dụng đất ở Đồng Bằng Sông Cửu Long đã tác động
mạnh mẽ đến tình hình sử dụng đất đai. Trước thực trạng này công tác lập quy hoạch,
khảo sát sử dụng đất đai ngày càng trở nên cấp thiết, nhằm sử dụng đất đai được hợp
lý và hiệu quả, vừa bảo vệ được quỹ đất cho sản xuất nông nghiệp, đảm bảo vấn đề an
ninh lương thực quốc gia vừa đảm bảo được qũy đất phục vụ cho phát triển cơ sở hạ
tầng, chuyên dùng đáp ứng nhu cầu của người dân.
Ngày nay, với sự thăng tiến của khoa học công nghệ, thông tin truyền thông, khoa học
vũ trụ đã giúp ích rất nhiều trong nghiên cứu ứng dụng viễn thám. Với sự phát triển
kinh tế, cơ sở hạ tầng như thế để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất đòi hỏi phải
có nguồn kinh phí lớn, nguồn nhân lực đông đảo khi điều tra thực tế. Do đó, ứng dụng
ảnh viễn thám xác định hiện trạng sử dụng đất thực tế hiện nay là rất cần thiết. Vì ảnh
viễn thám có độ chính xác khá tốt và giải quyết được những khó khăn đã nêu ở trên.
Với yêu cầu đặt ra cùng với khả năng ưu việt của công nghệ viễn thám đặc biệt là ảnh
Landsat 8 có độ phân giải là 30m và kỹ thuật xử lý ảnh số của các phần mềm chuyên
dùng, đề tài “Ứng dụng công nghệ viễn thám thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng
đất khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long năm 2014” được thực hiện với mục tiêu
 Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long

năm 2014 sử dụng ảnh đa phổ Landsat 8 có độ phân giải là 30m.
 Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất Thành Phố Cần Thơ bằng ảnh đa phổ độ

phân giải 30 m và 15 m.
 Thống kê diện tích của từng loại đất thông qua bản đồ hiện trạng xây dựng được và

số liệu thực tế (niên giám thống kê) năm 2012.

1


CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

của Luật đất đai 2003, nếu căn cứ vào mục đích sử dụng chính thì đất được phân chia
thành 3 nhóm đất chính sau đây:



Nhóm đất nông nghiệp bao gồm các loại đất:
2


 Đất trồng cây hằng năm gồm đất lúa, đất đồng cỏ dùng vào chăn nuôi, đất trồng

cây hằng năm khác.
 Đất trồng cây lâu năm.
 Đất rừng sản xuất.
 Đất rừng phòng hộ.
 Đất rừng đặc dụng.
 Đất nuôi trồng thuỷ sản.
 Đất làm muối.
 Đất nông nghiệp khác theo quy định của chính phủ.



Nhóm đất phi nông nghiệp bao gồm các loại đất:

 Đất ở gồm đất ở tại nông thôn, đất ở tại đô thị.
 Đất xây dựng trụ sở cơ quan, xây dựng công trình sự nghiệp.
 Đất sử dụng vào mục đích an ninh, quốc phòng.
 Đất sản xuất, kinh doanh phi nông nghiệp gồm đất xây dựng khu công nghiệp, đất

làm mặt bằng xây dựng cơ sở sản xuất, kinh doanh, đất sử dụng cho hoạt động

phát và vật thể quan tâm.
 Nguồn phát năng lượng (A) - yêu cầu đầu tiên cho viễn thám là có nguồn năng

lượng phát xạ để cung cấp năng lượng điện từ tới đối tượng quan tâm.
 Sóng điện từ và khí quyển (B) – khi năng lượng truyền từ nguồn phát đến đối

tượng, nó sẽ đi vào và tương tác với khí quyển mà nó đi qua. Sự tương tác này có thể
xảy ra lần thứ 2 khi năng lượng truyền từ đối tượng tới bộ cảm biến.
 Sự tương tác với đối tượng (C) - một khi năng lượng gặp đối tượng sau khi xuyên

qua khí quyển, nó tương tác với đối tượng. Phụ thuộc vào đặc tính của đối tượng và
sóng điện từ mà năng lượng phản xạ hay bức xạ của đối tượng có sự khác nhau.

(Nguồn: Lê Văn Trung, 2010)

Hình 1.1 Nguyên lý hoạt động của viễn thám
 Việc ghi năng lượng của bộ cảm biến (D) - sau khi năng lượng bị tán xạ hoặc phát

xạ từ đối tượng, một bộ cảm biến để thu nhận và ghi lại sóng điện từ.
 Sự truyền tải, nhận và xử lý (E) - năng lượng được ghi nhận bởi bộ cảm biến phải

được truyền tải đến một trạm thu nhận và xử lý. Năng lượng được truyền đi thường ở
dạng điện. Trạm thu nhận sẽ xử lý năng lượng này để tạo ra ảnh dưới dạng hardcopy
hoặc là số.
 Sự giải đoán và phân tích (F) - ảnh được xử lý ở trạm thu nhận sẽ được giải đoán
4


trực quan hoặc được phân loại bằng máy để tách thông tin về đối tượng.
 Ứng dụng (G) - đây là thành phần cuối cùng trong qui trình xử lý của công nghệ

Có 2 cách phân loại ảnh:
 Phân loại có kiểm soát (Superviced Classification)

5


 Là xác định một vùng nhỏ, là vị trí kiểm tra (training site) hay một điểm kiểm tra.

Vị trí kiểm tra thể hiện cho một tiêu chuẩn địa hình hay một lớp địa hình. Các giá trị
phổ của mỗi pixel ở trong vị trí kiểm tra được dùng để xác định cho các không gian
quy định lớp đó, Sau khi các cụm của các vị trí kiểm tra được xác định thì dựa vào các
chỉ tiêu đó. Sau khi các cụm của các vị trí kiểm tra được xác định thì dựa vào các chỉ
tiêu đó máy tính phân loại toàn bộ các pixel còn lại trong hình ảnh.
 Đặc điểm của phân loại kiểm soát là các lớp đối tượng được xác định một cách rõ

ràng dựa vào các tính chất của đối tượng xác định trên các vị trí kiểm tra. Tuy nhiên
trong thực tế có nhiều đối tượng khác nhau nhưng lại thể hiện phổ giống nhau. Hay có
nhiều dấu hiệu phổ khác nhau song nhưng lại thuộc về một đối tượng thay đổi tín hiệu
phổ từng pixel. Vì vậy cần phải có sự phân loại bằng việc kết hợp nhiều dấu hiệu phổ
thể hiện một lớp đối tượng.
 Phân loại không kiểm soát (Unsuperviced Classification)
 Giá trị pixel trên mỗi hình ảnh đa số có thể phân chia được 256 cấp (từ 0 đến 255)
 Dựa vào các pixel (sử dụng histogram) ta có thể tự động hóa phân chia hình ảnh ra

nhiều lớp đối tượng. Mỗi lớp đối tượng tương ứng với khoảng giá trị độ sáng nhất
định.
 Sự phân loại này chỉ cho thấy sự khác biệt về giá trị độ sáng giữa các nhóm pixel

trên ảnh chứ không xác định chính xác bản chất hay tên gọi của chúng.
 Do đó sự phân loại không kiểm tra chỉ cho kết quả thuyết ban đầu.

yêu cầu. Nguyên tắc đánh giá là so sánh tài liệu thực tế và kết quả phân loại. Phương
pháp phổ biến trong đánh giá theo phương pháp Crossing giữa kết quả phân loại và
bản đồ thực tế. Việc đánh giá kết quả phân loại đảm bảo tính trung thực và của giá trị
phân loại (Nguyễn Ngọc Thạch, 2005).
Phương pháp đánh giá độ chính xác là việc kiểm tra hiện trạng ngoài thực địa với kết
quả phân loại ảnh. Với kết quả phân loại tiến hành chọn ngẫu nhiên vị trí các điểm
kiểm tra của các nhóm đối tượng được phân loại, xác định các tuyến kiểm tra sao cho
trên cùng một tuyến đường có thể kiểm tra được nhiều điểm nhất. Tại mỗi điểm kiểm
tra tọa độ GPS được ghi nhận cùng hiện trạng.
Bảng 1.1: Ma trận sai số của phân loại
Loại được giải đoán
Loại thực
(1)

(2)

…

(k-1)

K

Tổng cộng

(1)

O11

O12


…

…

…

…

…

…

….

…

…

…

(k-1)

O(k-1)1

O(k-1)2

….

O(k-1)(k-1)


n  i 1
k



k

0

J 1 ij

(Nguồn:Lê Văn Trung, 2005)

Trong đó: S+i:tổng theo cột
7


SJ+: tổng theo hàng
n: tổng số pixel trong bộ dữ liệu
Loại thực hiện là hiện trạng nhóm đối tượng tại vị trí kiểm tra ngoài thực tế; loại được
giải đoán là kết quả giải đoán ảnh tại vị trí đó ứng với nhóm đối tượng nào.
Tỷ lệ % sai số bỏ sót: t+i=100* (S+i- Oii)/S+I (%)
Tỷ lệ % sai số thực hiện: tJ+ = 100*(SJ+-OJJ)/SJ+ (%)
Độ chính xác toàn cục của thuật toán phân loại: T  i 1 0ii 100 / n(%)
k

Sử dụng ma trận sai số phân loại để xác định độ chính xác của việc giải đoán ảnh, kết
quả tính được tỷ lệ phần trăm sai số thực hiện và độ chính xác toàn cục.
Ma trận sai số của phân loại: Một trong những ý nghĩa thể hiện độ chính xác của kết
quả phân loại là lập bảng ma trận sai số. Bảng ma trận sai số được lập trên cơ sở so


480

0

5

0

0

0

485

99%

Cát

0

52

0

20

0

0


126

0

0

142

89%

Ngô

0

0

0

38

342

79

459

74%

Cỏ


248

402

438

100%

76%

88%

51%

85%

82%

1992
84%
(Nguồn: Nguyễn Ngọc Thạch, 2005)

Trong bảng có thể chỉ ra là có 16 pixel ảnh trong cột cát thực tế đã bị bỏ sót và phân
loại vào lớp đô thị và trường hợp này gọi là sai số bỏ sót. Trên dòng chứa lớp ngô có
342 pixel được phân loại đúng còn giá trị 38 và 79 được gắn cho ngô là sai số thừa vì
thực chất chúng thuộc lớp đô thị (38 pixel) và lớp cỏ (79 pixel). Tổng số độ sai số
được tính bằng cách chia các giá trị pixel được phân loại đúng (tức là tổng giá trị theo
đường chéo của ma trận từ trên xuống dưới và từ trái sang phải) cho tổng pixel được
dùng để kiểm tra thực địa. Độ sai số của từng lớp được tính là lấy giá trị các pixel

dụng hoặc loại thực vật lớn hơn 12 thì số lượng mẫu kiểm tra sẽ là 75 – 100 mẫu cho
một loại đất sử dụng. Đối với loại đất sử dụng quan trọng thì số mẫu kiểm tra cần phải
được tăng cường.
1.3.5 Một số ứng dụng của viễn thám
Theo trung tâm viễn thám quốc gia (2010). Hiện tại các ảnh vệ tinh ở nước ta ứng
dụng để thành lập bản đồ chuyên đề gồm các loại ảnh được thể hiện trong bảng 1.3
Bảng 1.3: Các loại ảnh vệ tinh và độ phân giải
Tên ảnh

Độ phân giải

Spot 2

10 m (toàn sắc) và 20 m (đa phổ)

Spot 4

10 m (toàn sắc) và 20 m (đa phổ)

Spot 5

5 m ; 2,5 m (toàn sắc) và 10 m (đa phổ)

Envisat Asar (ảnh radar)

30 m

Envisat Meris

300 m

10


 Giám sát và bảo vệ môi trường
Bản đồ đa dạng sinh học, bản đồ tổng hợp đới bờ, bản đồ biến động đường bờ biển và
bãi bồi ven biển, bản đồ xói mòn, sạt lở, bản đồ lũ lụt, bản đồ nhạy cảm môi trường,
bản đồ đánh giá tác động môi trường, bản đồ diễn biến ô nhiễm môi trường, bản đồ
giám sát cát lấn, sa mạc hoá, bản đồ vùng đất ngập nước và bảo tồn sinh học…

 Lĩnh vực nông nghiệp
Bản đồ thổ nhưỡng, bản đồ giám sát diện tích đất nông nghiệp, bản đồ giám sát sinh
trưởng của lúa nước và dự báo tăng năng suất mùa vụ, bản đồ thuỷ văn và hệ thống đê
điều, kênh mương tưới tiêu…

 Lĩnh vực tài nguyên nước
Bản đồ thuỷ văn, bản đồ lưu vực sông, bản đồ hiện trạng các công trình khai thác
nguồn tài nguyên nước trên lưu vực sông, bản đồ nước mặt…
Ngoài ra còn nhiều lĩnh vực khác nữa như đo đạc bản đồ, địa chất khoáng sản, khi
tượng thuỷ văn, biến đổi khí hậu, an ninh quốc phòng.
Thông qua công tác khảo sát, theo dõi biến thống kê công việc sản xuất để thành lập
các loại bản đồ chuyên đề nêu trên bằng tư liệu ảnh vệ tinh cho ta thấy việc xây dựng
định mức kinh tế kỹ thuật cho từng loại bản đồ trên rất phức tạp. Hơn nữa các loại bản
đồ chuyên đề rất đa dạng và phong phú, nên ta không thể xây dựng một cách đầy đủ,
chi tiết cho từng loại bản đồ chuyên đề. Chúng ta cần tổng hợp, phân loại nhóm
chuyên đề theo tính chất công việc trong quá trình thành lập bản đồ để từ đó làm cơ sở
cho việc thiết lập định mức kinh tế kỹ thuật cho công tác Thành lập bản đồ chuyên đề
bằng ảnh vệ tinh tỷ lệ 1/25.000, 1/50.000, 1.100.000, 1.250.000.
1.4 Một số nghiên cứu có liên quan trong và ngoài nước
Biến động các loại hình sử dụng đất là một trong những động lực làm thay đổi môi
trường sinh thái, ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững. Những biến động này là kết