BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
-------------------o0o------------------

®ç tiÕn thuÊn

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TÍCH HỢP TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS
THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT GIAI ĐOẠN
2004-2009 TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BUÔN ĐÔN, TỈNH ĐẮK LẮK

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI - 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
-------------------o0o------------------

®ç tiÕn thuÊn

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TÍCH HỢP TƯ LIỆU VIỄN THÁM VÀ GIS
THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT GIAI ĐOẠN
2004-2009 TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BUÔN ĐÔN, TỈNH ĐẮK LẮK

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành


quan tâm tạo điều kiện của Phòng Tài nguyên và Môi trờng huyện Buôn Đôn, Viện
đào tạo sau đại học, Ban chủ nhiệm Khoa Tài nguyên và Môi trờng, trờng Đại học
Nông nghiệp Hà Nội đã tạo điều kiện cho tôi học tập và giúp đỡ tôi trong suốt thời
gian thực hiện đề tài.
Tôi xin gửi tới gia đình, bạn bè, những ngời thân và đồng nghiệp nơi tôi đang
công tác đã giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề
tài.
Tự đáy lòng mình, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình và quý báu đó!

Hà Nội, ngày 12 tháng 12 năm 2010
Tác giả

Đỗ Tiến Thuấn

ii


MỤC LỤC
Trang
PHẦN 1. MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1
1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................... 1
1.2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ............................................................................... 2
1.3 YÊU CẦU .......................................................................................................... 3
1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU .................................................................................. 3
1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN........................................................... 3
PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.......................................................... 4
2.1 TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM ........................................................................ 4
2.1.1 Khái niệm về viễn thám ................................................................................ 4
2.1.2 Vệ tinh sử dụng trong viễn thám................................................................... 6
2.1.3 Tư liệu sử dụng trong viễn thám................................................................... 8



4.2.1 Hiện trạng sử dụng ñất .............................................................................. 51
4.2.2 Biến ñộng sử dụng ñất giai ñoạn 2004-2009 .............................................. 53
4.3 GIẢI ĐOÁN ẢNH VỆ TINH, THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ
DỤNG ĐẤT NĂM 2004 VÀ NĂM 2009 ................................................................ 55
4.3.1 Thu thập tư liệu.......................................................................................... 56
4.3.2 Nhập ảnh ................................................................................................... 57
4.3.3 Tăng cường chất lượng ảnh ....................................................................... 57
4.3.4 Nắn chỉnh tư liệu ảnh, cắt ảnh ................................................................... 57
4.3.5 Phân loại ảnh ............................................................................................ 63
4.3.6 Thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất năm 2004 và 2009 ..................... 74
4.4 THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT GIAI ĐOẠN 2004-2009 ........ 78
4.5 NHẬN XÉT VỀ KẾT QUẢ .............................................................................. 81
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................. 83
5.1 KẾT LUẬN ...................................................................................................... 83
5.2 KIẾN NGHỊ ..................................................................................................... 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................... 85

iv


DANH MỤC BẢNG
Tên bảng

Trang

Bảng 2.1 Kênh phổ của MSS......................................................................................................... 6
Bảng 2.2 Kênh phổ của TM............................................................................................................ 6
Bảng 2.3. Các thông số ảnh của vệ tinh SPOT-3 ........................................................................... 7

Hình 2.4 Khả năng phản xạ và hấp thụ của nước......................................................................... 11
Hình 2.5 Đặc tính phản xạ phổ của thổ nhưỡng .......................................................................... 12
Hình 2.6 Một bản ñồ GIS sẽ là tổng hợp của rất nhiều lớp thông tin khác nhau ....................... 18
Hình 2.7 Các thành phần chính của GIS ..................................................................................... 18
Hình 2.8 Vai trò của viễn thám trong việc xây dựng và cập nhật.............................................. 21
Hình 2.9 Độ chính xác của ảnh vệ tinh và yêu cầu cập nhật dữ liệu .......................................... 22
Hình 2.10 Vai trò của GIS và viễn thám trong việc hỗ trợ ra quyết ñịnh .................................. 23
Hình 2.11 Thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất bằng phương pháp..................................... 29
Hình 2.12 Thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất bằng phương pháp..................................... 29
phân loại trực tiếp ảnh ña thời gian ............................................................................................... 29
Hình 2.13 Vector thay ñổi phổ ...................................................................................................... 30
Hình 2.14 Thuật toán phân tích thay ñổi phổ ............................................................................... 31
Hình 2.15 Thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất bằng phương pháp..................................... 34
Hình 2.16 Thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất bằng phương pháp..................................... 35
Hình 4.1 Sơ ñồ vị trí huyện Buôn Đôn ......................................................................................... 44
Hình 4.2 Trình tự giải ñoán ảnh vệ tinh, thành lập bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất và bản ñồ biến
ñộng sử dụng ñất............................................................................................................................ 55
Hình 4.3 Ảnh SPOT5 của huyện Buôn Đôn năm 2004 .............................................................. 56
Hình 4.4 Ảnh SPOT5 của huyện Buôn Đôn năm 2009 .............................................................. 56
Hình 4.5 Thực hiện nắn ảnh theo các ñiểm GPS trên ENVI ....................................................... 59
Hình 4.6 Lựa chọn thông số ñể nắn ảnh trên ENVI..................................................................... 59
Hình 4.7 Bảng nhập toạ ñộ các ñiểm khống chế ñể nắn ảnh ....................................................... 59
Hình 4.8 Tọa ñộ và sai số của ñiểm khống chế nắn ảnh năm 2004............................................. 60
Hình 4.9 Lựa chọn phương pháp tái chia mẫu ............................................................................. 60
Hình 4.10 Toạ ñộ và sai số các ñiểm khống chế ñể nắn ảnh 2009 .............................................. 61
Hình 4.11 Ảnh 2004 ñã ñược cắt theo ranh giới huyện Buôn Đôn ............................................. 62
Hình 4.12 Ảnh 2009 ñã ñược cắt theo ranh giới huyện Buôn Đôn ............................................. 62
Hình 4.13 Lấy mẫu cho các loại hình sử dụng ñất năm 2004...................................................... 66
Hình 4.14 Lấy mẫu cho các loại hình sử dụng ñất năm 2009...................................................... 66
vi

Để quản lý chặt chẽ quỹ ñất ñang ngày càng hạn chế này ngoài việc nắm
chắc ñược các số liệu biến ñộng về ñất ñai giữa các thời kỳ thông qua số liệu
thống kê, kiểm kê ñất ñai thì việc xây dựng bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất cũng
rất cần thiết. Bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất có thể ñược thành lập từ bản ñồ
hiện trạng sử dụng ñất hiện có song bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất chỉ ñược
thành lập 5 năm một lần vào năm kiểm kê ñất ñai nên khó có thể thành lập
ñược bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất cho một giai ñoạn bất kỳ, thêm vào ñó chất
lượng của bản ñồ hiện trạng sử dụng ñất ñược thành lập trong các kỳ kiểm kê
ñất ñai hiện nay là chưa cao.
Hiện nay ảnh vệ tinh ñang ñược sử dụng khá rộng rãi ở nước ta trong các
nghiên cứu tài nguyên-môi trường. Ảnh vệ tinh là nguồn thông tin có tính thời
sự rất cao và nếu có ảnh vệ tinh ở các thời ñiểm khác nhau thì chúng ta còn có
thể thành lập ñược bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất và xác ñịnh một cách khách
quan ñược tình hình biến ñộng sử dụng ñất cho bất cứ giai ñoạn nào. Nhưng
việc nghiên cứu biến ñộng sử dụng ñất cũng như thành lập bản ñồ biến ñộng sử
dụng ñất thông qua ảnh vệ tinh còn ñặt ra một số vấn ñề:

1


- Mức ñộ chi tiết của việc thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất từ ảnh
vệ tinh?
- Nếu chỉ sử dụng ảnh vệ tinh kết hợp với ñiều tra thực ñịa mà không kết
hợp với Hệ thống thông tin ñịa lý (GIS) thì có thể thành lập ñược bản ñồ biến
ñộng sử dụng ñất không?
- Qui trình công nghệ lập nào là tối ưu cho việc lập bản ñồ biến ñộng sử
dụng ñất từ tư liệu viễn thám?...
Huyện Buôn Đôn cách thành phố Buôn Ma Thuột 27 km về phía Tây
Bắc, là huyện có diện tích ñất lâm nghiệp có rừng lớn nhất tỉnh Đắk Lắk. Trong
một vài năm gần ñây ñất ñai trên ñịa bàn huyện Buôn Đôn có sự biến ñộng rất

ánh ñược một cách trung thực, khách quan.
1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu toàn bộ quỹ ñất trên ñịa bàn huyện Buôn
Đôn bằng ảnh vệ tinh SPOT 5 ở hai thời ñiểm năm 2004 và 2009.
1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
Kết quả nghiên cứu góp phần khẳng tính ưu việt của phương pháp tích
hợp tư liệu viễn thám và GIS trong công tác thành lập bản ñồ hiện trạng sử
dụng ñất; thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất. Đánh giá biến ñộng một
cách nhanh chóng, thuận tiện nhưng vẫn ñảm bảo ñộ chính xác cần thiết trên
một phạm vi rộng lớn.
Kết quả nghiên cứu của luận văn ñưa ra số liệu về biến ñộng sử dụng
ñất và bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất giai ñoạn 2004-2009 góp phần chỉ ra
chiều hướng, diện tích và vị trí không gian biến ñộng sử dụng ñất của huyện
Buôn Đôn vì vậy ñây sẽ là một tài liệu hữu ích cho công tác quy hoạch sử
dụng ñất của Buôn Đôn giai ñoạn 2011-2020, góp phần ñưa ñất ñai ngày càng
ñược sử dụng hợp lý, tiết kiệm, hiệu quả, bền vững và bảo vệ môi trường.

3


PHẦN 2: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
2.1 TỔNG QUAN VỀ VIỄN THÁM
2.1.1 Khái niệm về viễn thám
Viễn thám ñược ñịnh nghĩa như là một khoa học công nghệ mà nhờ nó
các tính chất của vật thể quan sát ñược xác ñịnh, ño ñạc hoặc phân tích mà
không cần tiếp xúc trực tiếp với chúng.
Sóng ñiện từ hoặc ñược phản xạ hoặc ñược bức xạ từ vật thể thường là
nguồn tài liệu chủ yếu trong viễn thám. Những năng lượng từ trường, trọng
trường cũng có thể ñược sử dụng.
Thiết bị dùng ñể cảm nhận sóng ñiện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể

Nguồn năng lượng chính sử dụng trong nhóm thứ nhất là bức xạ mặt
trời. Mặt trời cung cấp một bức xạ có bước sóng ưu thế 500µm. Tư liệu viễn
thám thu ñược trong dải sóng nhìn thấy phụ thuộc chủ yếu vào sự phản xạ từ
bề mặt vật thể và bề mặt trái ñất. Vì vậy, các thông tin về vật thể có thể ñược
xác ñịnh từ các phổ phản xạ. Tuy nhiên, radar sử dụng tia laser là trường hợp
ngoại lệ không sử dụng năng lượng mặt trời. Nguồn năng lượng sử dụng trong
nhóm thứ hai là bức xạ nhiệt do chính vật thể sản sinh ra. Mỗi vật thể trong
nhiệt ñộ bình thường ñều phát ra một bức xạ có ñỉnh tại bước sóng 10.000µm.
Mặt trời
Vệ tinh

Bức xạ mặt trời

Hấp thụ
mặt trời
Khí quyển

Rừng

Nước

Cỏ

Đất

Đường

Nhà

Hình 2.2 Nguyên lý thu nhận hình ảnh trong viễn thám

Nhìn thấy-xanh
Nhìn thấy-ñỏ
Hồng ngoại
Hồng ngoại

Chiều dài sóng (µm)
0,5-0,6
0,6-0,7
0,7-0,8
0,8-1,1

Bảng 2.2 Kênh phổ của TM
Kênh phổ

Bước sóng (µm)
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

1
2
3
4
5
6
7


Độ phân giải

20m x 20m

10m x 10m

Số pixel trên một hàng

3000

6000

Độ rộng ñường quét

60km

60km

2.1.2.3 Vệ tinh Cosmos
Ảnh vệ tinh Cosmos của Nga có hai loại: ảnh có ñộ phân giải cao và ảnh có
ñộ phân giải trung bình. Ảnh vệ tinh ñộ phân giải cao có kích thước ảnh 30x30cm,
ñộ phân giải mặt ñất 6-7m, ñộ phủ dọc >60%. Ảnh Cosmos ñộ phân giải trung bình
có kích thước ảnh 18x18cm, ñộ phân giải mặt ñất 30m, ñộ phủ dọc >60%.
Hiện nay tư liệu ảnh vệ tinh Landsat, SPOT, Cosmos ñược sử dụng
rộng rãi trên thế giới và Việt nam.
2.1.2.4 Vệ tinh Quickbird
Quickbird ñánh dấu một bước quan trọng của dạng tư liệu viễn thám
phân giải cao ñược thương mại hoá. Lần ñầu tiên phóng vào năm 2000 và bị
thất bại, lần thứ hai ñược phóng lên với ñộ phân giải cao (ảnh PAN-0,6m và

Để phục vụ mục ñích thiết kế các bộ cảm, kiểm ñịnh các thông số kỹ thuật
của bộ cảm, thu thập thông tin bổ trợ cho quá trình phân tích và hiệu chỉnh số
liệu, các số liệu mặt ñất phải ñược thu thập ñồng thời với số liệu vệ tinh hoặc
trong một khoảng thời gian sao cho sự thay ñổi của các ñối tượng nghiên cứu
trong thời gian ñó không ảnh hưởng tới việc xác ñịnh mối quan hệ cần tìm.
2.1.3.4 Số liệu ñịnh vị mặt ñất
Để thu thập số liệu ñịnh vị mặt ñất hiện nay chúng ta thường sử dụng
Hệ thống ñịnh vị toàn cầu (GPS). Những ñiểm ñịnh vị mặt ñất phục vụ quá
8


trình hiệu chỉnh hình học ảnh vệ tinh thường ñược bố trí tại những nơi mà vị trí
của nó có thể thấy ñược dễ dàng trên ảnh vệ tinh và bản ñồ.
2.1.3.5 Bản ñồ và số liệu ñịa hình
Để phục vụ cho mục ñích nghiên cứu của viễn thám ngoài những tư liệu trên
cần phải có các tài liệu ñịa hình và chuyên ñề như bản ñồ ñịa hình, bản ñồ chuyên ñề
sử dụng ñất, rừng, ñịa chất, bản ñồ kinh tế xã hội, mô hình số ñịa hình…[2]
2.1.4 Đặc trưng phản xạ phổ của các ñối tượng tự nhiên
Đặc trưng phản xạ phổ của các ñối tượng trên bề mặt trái ñất là thông số
quan trọng nhất trong viễn thám. Do các thông tin viễn thám có liên quan trực
tiếp ñến năng lượng phản xạ từ các ñối tượng nên việc nghiên cứu các ñặc
trưng phản xạ phổ của các ñối tượng tự nhiên ñóng vai trò hết sức quan trọng
ñối với việc ứng dụng hiệu quả phương pháp viễn thám.
Trong lĩnh vực viễn thám, kết quả giải ñoán các thông tin phụ thuộc rất
nhiều vào sự hiểu biết mối tương quan giữa các ñặc trưng phản xạ phổ với bản
chất và trạng thái các ñối tượng tự nhiên. Đồng thời ñó cũng là cơ sở dữ liệu ñể
phân tích các tính chất của ñối tượng tiến tới phân loại ñối tượng ñó.
Đặc trưng phản xạ phổ của các ñối tượng tự nhiên là hàm của nhiều yếu
tố. Các ñặc tính này phụ thuộc vào ñiều kiện chiếu sáng, môi trường khí quyển,
bề mặt ñối tượng cũng như bản thân ñối tượng.

tố trong lá cây, một phần nhỏ thấu qua lá còn lại phản xạ.
- Ở vùng cận hồng ngoại cấu trúc lá ảnh hưởng lớn ñến khả năng phản
xạ phổ của lá, ở ñây khả năng phản xạ phổ tăng lên rõ rệt.
- Ở vùng hồng ngoại nhân tố ảnh hưởng lớn ñến khả năng phản xạ phổ của
lá là hàm lượng nước. Khi ñộ ẩm trong lá cao thì năng lượng hấp thụ là cực ñại.
Thực vật nói chung khả năng phản xạ của chúng phụ thuộc vào giống
loại, giai ñoạn sinh trưởng và trạng thái phát triển của cây [7].
2.1.4.2 Đặc trưng phản xạ phổ của nước
Đặc tính chung nhất của nước là khả năng phản xạ phổ của nước giảm
dần theo chiều dài bước sóng. Trên hình 2.4 dẫn ra hai ñường cong thể hiện

10


khả năng phản xạ phổ của nước giảm dần theo chiều dài bước sóng.
Khả năng phản xạ phổ của nước thay ñổi theo bước sóng của bức xạ
chiếu tới và thành phần vật chất có trong nước. Khả năng phản xạ phổ còn phụ
thuộc vào bề mặt nước và trạng thái của nước. Trên kênh hồng ngoại và cận
hồng ngoại ñường bờ nước ñược phát hiện ra rất dễ dàng, còn một số ñặc tính
của nước cần phải sử dụng dải sóng nhìn thấy ñể nhận biết.
Trong ñiều kiện tự nhiên mặt nước sẽ hấp thụ rất mạnh năng lượng ở
dải cận hồng ngoại và hồng ngoại, do vậy năng lượng phản xạ sẽ rất ít.
Vì khả năng phản xạ phổ của nước ở dải sóng dài khá nhỏ, nên việc sử
dụng các kênh sóng dài ñể chụp cho ta khả năng ñoán ñọc thủy văn, ao hồ…
r%

50
1

40

11