VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
VIỆN ĐỊA LÝ

************

BÀI TIỂU LUẬN
Chuyên đề:

PHƯƠNG PHÁP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ
GIS TRONG ĐÁNH GIÁ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Đình Dương
Người thực hiện : NCS Nguyễn Đăng Tiến

Hà Nội - 2013
1


MỤC LỤC

2


LỜI MỞ ĐẦU
Tài nguyên là tài sản quý giá, tạo nên sự hài hoà giữa thiên nhiên và con
người. Bảo vệ tài nguyên và môi trường sinh thái là một vấn đề vô cùng to lớn
mang ý nghĩa toàn cầu. Chính vì thế, việc nghiên cứu, đánh giá tài nguyên và bảo
vệ môi trường mang tính cấp thiết và thực hiện ở tất cả các cấp lãnh thổ khác nhau.
Trong nghiên cứu, đánh giá tài nguyên và môi trường sử dụng nhiều phương
pháp khác nhau bao gồm những phương pháp truyền thống và những phương pháp
hiện đại. Một trong những phương pháp nghiên cứu hiện đại được sử dụng rộng rãi

tượng được nghiên cứu.
Thực hiện được những công việc đó chính là thực hiện viễn thám - hay hiểu
đơn giản: Viễn thám là thăm dò từ xa về một đối tượng hoặc một hiện tượng mà
không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng hoặc hiện tượng đó.
Mặc dù có rất nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám, nhưng mọi định
nghĩa đều có nét chung, nhấn mạnh "viễn thám là khoa học thu nhận từ xa các thông
tin về các đối tượng, hiện tượng trên trái đất". Dưới đây là định nghĩa về viễn thám
theo quan niệm của các tác giả khác nhau.
Viễn thám là một nghệ thuật, khoa học, nói ít nhiều về một vật không cần
phải chạm vào vật đó (Ficher và nnk, 1976).
Viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật
trên một khoảng cách nhất định (Barret và Curtis, 1976).
Viễn thám là một khoa học về lấy thông tin từ một đối tượng, được đo từ một
khoảng cách cách xa vật không cần tiếp xúc với nó. Năng lượng được đo trong các
hệ viễn thám hiện nay là năng lượng điện từ phát ra từ vật quan tâm... (D. A. Land
Grete, 1978).
Viễn thám là ứng dụng vào việc lấy thông tin về mặt đất và mặt nước của
trái đất, bằng việc sử dụng các ảnh thu được từ một đầu chụp ảnh sử dụng bức xạ
phổ điện từ, đơn kênh hoặc đa phổ, bức xạ hoặc phản xạ từ bề mặt trái đất (Janes
B. Capbell, 1996).
Viễn thám là "khoa học và nghệ thuật thu nhận thông tin về một vật thể, một
vùng, hoặc một hiện tượng, qua phân tích dữ liệu thu được bởi phương tiện không
tiếp xúc với vật, vùng, hoặc hiện tượng khi khảo sát ".( Lillesand và Kiefer, 1986)

2


Phương pháp viễn thám là phương pháp sử dụng năng lượng điện từ như
ánh sáng, nhiệt, sóng cực ngắn như một phương tiện để điều tra và đo đạc những
đặc tính của đối tượng (Theo Floy Sabin 1987).


1.1.3. Nguyên lý cơ bản của viễn thám
Sóng điện từ được phản xạ hoặc bức xạ từ vật thể là nguồn cung cấp thông
tin chủ yếu về đặc tính của đối tượng. Ảnh viễn thám cung cấp thông tin về các vật
thể tương ứng với năng lượng bức xạ ứng với từng bước sóng đã xác định. Đo
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 đất khác nhau do sự tương tác giữa bức
xạ điện từ và vật thể.
Thiết bị dùng để cảm nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ vật thể được
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 được gọi là vật mang (máy bay, khinh khí cầu, tàu con
thoi hoặc vệ tinh…).
Nguồn năng lượng chính thường sử dụng trong viễn thám là bức xạ mặt trời,
năng lượng của sóng điện từ do các vật thể phản xạ hay bức xạ và được bộ cảm biến
đặt trên vật mang thu nhận. Thông tin về năng lượng phản xạ của các vật thể được
ảnh viễn thám thu nhận và xử lí tự động trên máy hoặc giải đoán trực tiếp từ ảnh
dựa trên kinh nghiệm của người giải đoán. Cuối cùng, các dữ liệu hoặc thông tin
liên quan đến các vật thể và hiện tượng khác nhau trên mặt đất sẽ được ứng dụng
vào trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: nông lâm nghiệp, địa chất, khí tượng, môi
trường v.v…
Toàn bộ quá trình thu nhận và xử lí ảnh viễn thám có thể chia thành 5 phần
cơ bản như sau:
- Nguồn cung cấp năng lượng
- Sự tương tác của năng lượng với khí quyển
- Sự tương tác với các vật thể trên bề mặt đất
- Chuyển đổi năng lượng phản xạ từ vật thể thành dữ liệu ảnh
- Hiển thị ảnh số cho việc giải đoán và xử lý
Năng lượng của sóng điện từ khi lan truyền qua môi trường khí quyển sẽ bị
các phân tử khí hấp thụ dưới các hình thức khác nhau tuỳ thuộc vào từng bước sóng
cụ thể. Trong viễn thám, người ta thường quan tâm đến khả năng truyền sóng điện


Cận hồng ngoại

giữ vai trò trong viễn thám.
0,77÷1,34μm Năng lượng phản xạ mạnh ứng với các bước sóng

Hồng ngoại trung 1,55 ÷ 2,4μm cận hồng ngoại từ 0,77 ÷ 0,9μm. Sử dụng trong
chụp ảnh hồng ngoại theo dõi sự biến đổi thực vật
Hồng ngoại nhiệt

3 ÷ 22μm

từ 1,55 ÷ 2,4μm
Một số vùng bị hơi nước hấp thụ mạnh,dải sóng
này giữ vai trò trong phát hiện cháy rừng và hoạt
động núi lửa. Bức xạ nhiệt của trái đất của năng

Vô tuyến (rada)

lượng cao nhất tại bước sóng 10μm
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 đêm, không bị ảnh hưởng của
mây, sương mù hay mưa.

1.1.4. Các lĩnh vực ứng dụng công nghệ viễn thám

5



nhiễm nước; nghiên cứu môi trường nước…
3. Ứng dụng viễn thám - Trong nghiên cứu kiến tạo
trong nghiên cứu địa chất + Nghiên cứu các tập hợp và các tầng cấu trúc
+ Nghiên cứu các đứt gãy phá hủy
+ Nghiên cứu các dạng uốn nếp
+ Thiết lập lên các đặc điểm phát triển của vùng hay
các cấu trúc lớn
- Xác định các cấu trúc sâu.

6


Lĩnh vực ứng dụng

Ứng dụng viễn thám
- Nghiên cứu cấu trúc địa chất
Từ ảnh viễn thám có thể nhận biết được cấu trúc địa
chất dựa vào sự khác nhau trong các thành phần vật
chất của các loại đá và sự khác biệt đó thường thể hiện
lên bề mặt địa hình
+ Cấu trúc nếp lồi
+ Cấu trúc nếp lõm
+ Các hiện tượng uốn nếp của đất đá v.v…
- Nghiên cứu địa mạo
Dựa vào ảnh vệ tinh có thể phân biệt được các dạng
địa hình:
+ Dạng địa hình Fluvi
+ Dạng địa hình ven biển và ven các hồ
+ Dạng địa hình Karst
+ Dạng địa hình băng hà


8. Ứng dụng viễn thám
trong lâm nghiệp

9. Ứng dụng viễn thám
trong nghiên cứu tai biến
tự nhiên

Ứng dụng viễn thám
váng dầu, tràn dầu v.v…
- Nghiên cứu hiện trạng sử dụng đất nộng nghiệp
- Nghiên cứu về thời vụ, mùa màng
- Một số ứng dụng khác như: quy hoạch nông nghiệp,
thành lập các loại bản đồ về nông nghiệp v.v…
- Thành lập bản đồ hiện trạng rừng
- Nghiên cứu, đánh giá độ đồng nhất của các kiểu rừng
trên ảnh vệ tinh
- Kết hợp với GIS thành lập các bản đồ biến động
rừng, cảnh báo cháy rừng v.v…
- Nghiên cứu động đất
- Nghiên cứu trượt lở đất
- Nghiên cứu sự sụt lún đất
- Nghiên cứu sống thần
- Các tai biến khác như: sa mạc hóa, núi lửa, ngập lụt,
cháy rừng v.v…

1.2. Hệ thống thông tin địa lý (GIS)
1.2.1. Định nghĩa GIS
Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa GIS.
"Hệ thông tin địa lý là một hệ thống thông tin bao gồm một số hệ con

một ý đồ chuyên ngành nhất định.
Cấu trúc dữ liệu trong CSDL GIS:
Có hai dạng cấu trúc dữ liệu cơ bản trong GIS. Đó là dữ liệu không gian và
dữ liệu thuộc tính. Đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu
không gian (bản đồ) và dữ liệu thuộc tính được lưu trữ trong cùng một CSDL và có
quan hệ chặt chẽ với nhau.
* Dữ liệu không gian:
Dữ liệu không gian là dữ liệu phản ánh sự phân bố, vị trí và hình dạng của
các đối tượng địa lý.
Dữ liệu không gian có hai dạng cấu trúc. Đó là dạng raster và dạng vector.
- Cấu trúc raster
Chia bề mặt không gian theo lớp thành những phần tử nhỏ bằng một lưới
điều hòa gồm các hàng và cột, tính theo thứ tự bắt đầu từ đỉnh phía trái. Những
phần tử nhỏ này gọi là những những pixel hay cell. Mỗi pixel mang một giá trị đơn.
Một mặt phẳng chứa đầy các pixel tạo thành raster. Cấu trúc này thường được áp

9


dụng để mô tả các đối tượng, hiện tượng phân bố liên tục trong không gian, dùng để
lưu giữ thông tin dạng ảnh (ảnh mặt đất, hàng không, vũ trụ...).
Ưu điểm của cấu trúc dữ liệu dạng raster là dễ thực hiện các chức năng xử lý và
phân tích. Tốc độ tính toán nhanh, thực hiện các phép toán bản đồ dễ dàng. Dễ dàng liên
kết với dữ liệu viễn thám. Cấu trúc raster có nhược điểm là kém chính xác về vị trí không
gian của đối tượng. Khi độ phân giải càng thấp (kích thước pixel lớn) thì sự sai lệch này
càng tăng
- Cấu trúc vector
Cấu trúc vector mô tả vị trí và phạm vi của các đối tượng không gian bằng
tọa độ cùng các kết hợp hình học gồm nút, cạnh, mặt và quan hệ giữa chúng. Về
mặt hình học, các đối tượng được phân biệt thành 3 dạng : đối tượng dạng điểm, đối

1.2.3.1.Nhập và biến đổi dữ liệu địa lý
Đây là quá trình biến đổi dạng dữ liệu từ dạng bản đồ giấy, từ tài liệu, văn
bản khác nhau thành dạng số để có thể sử dụng được trong GIS.
Với dữ liệu văn bản, tài liệu và những thông tin thuộc tính thì nhập qua bàn
phím hoặc qua các chương trình xử lý và quản trị số liệu. Còn với dữ liệu không
gian (bản đồ) thì được số hoá bằng bàn vẽ (Digitizer), hoặc quét vào máy (Scanner)
rồi số hoá tự động hoặc bán tự động trên màn hình máy tính bằng chuột.
Ngoài ra còn có thể nhập từ nguồn dữ liệu GIS đã có và từ nguồn ảnh viễn thám ...
Sau khi nhập số liệu và bản đồ vào máy tính, khâu tiền xử lý cho phép hoàn
thiện dữ liệu-bản đồ trên máy với các nội dung như:
- Gắn thuộc tính cho các đối tượng bản đồ : thực chất đây là liên kết các dữ
liệu không gian và dữ liệu thuộc tính. Có thể gán thuộc tính cho đối tượng bằng tay
(chọn từng đối tượng và gán thuộc tính) hoặc có thể dùng chương trình (yêu cầu các
bảng số liệu và đối tượng bản đồ tương ứng phải có một chỉ số chung để liên kết)
- Xây dựng cấu trúc topo
- Biên tập các lớp thông tin và trình bày bản đồ
- Chuyển đổi hệ quy chiếu
- Chuyển đổi khuôn dạng, cấu trúc dữ liệu bản đồ...
1.2.3.2. Quản lý dữ liệu
Trong GIS, dữ liệu được sắp xếp theo các lớp (layer), theo chủ đề, theo
không gian (khu vực), theo thời gian (năm tháng) và theo tầng cao và được lưu trữ ở
các thư mục một cách hệ thống.
Chức năng quản lý dữ liệu của GIS được thể hiện quan các nội dung sau :
- Lưu trữ dữ liệu trong CSDL GIS
- Khôi phục dữ liệu từ CSDL

11


- Tổ chức dữ liệu theo những dạng cấu trúc dữ liệu thích hợp

- Hỗ trợ trong qui hoạch
12


2. Quản lý tài nguyên
và môi trường

3. Mạng lưới giao
thông

4. Qui hoạch và xây
dựng

5. Hệ thống thông tin
về đất

- Trong mạng lưới dịch vụ viễn thông
- Trong quy hoạch và theo dõi sử dụng năng lượng
- Nghiên cứu thích hợp mùa vụ
- Trong quản lý đất nông nghiệp, quản lý rừng, nguồn
nước và đất ẩm ướt
- Phân tích các tác động môi trường
- Giám sát các thảm hoạ thiên nhiên và giảm nhẹ các ảnh hưởng
-Giám sát chất thải trong môi trường
- Hướng dẫn, điều khiển giao thông (lịch trình, tuyến đường)
- Vị trí nhà và đường
- Lựa chọn khu vực
- Dịch vụ y tế
- Quy hoạch giao thông
- Qui hoạch đô thị

môi trường ngày càng gia tăng không những trong phạm vi quốc gia, mà cả phạm vi
quốc tế. Tiềm năng kỹ thuật GIS trong lĩnh vực ứng dụng có thể chỉ ra cho các nhà
khoa học và các nhà hoạch định chính sách, các phương án lựa chọn có tính chiến
lược về sử dụng và quản lý tài nguyên thiên nhiên và môi trường.
Vệ tinh

Máy bay
Dữ liệu Viễn thám

Số hóa

Dữ liệu Vector
Chuyển đổi

Ảnh

Cơ sở dữ liệu GIS

Dữ liệu Raster

Các bản đồ
chuyên đề
Sơ đồ 1: Sự tích hợp công nghệ Viễn thám và Hệ thông tin địa lý
2. Khả năng ứng dụng phương pháp viễn thám và GIS trong đánh giá
tài nguyên du lịch khu vực QN-HP
Trong đánh giá tài nguyên du lịch (tài nguyên du lịch tự nhiên và tài nguyên
du lịch nhân văn) cho phát triển du lịch là một công việc phức tạp. Bên cạnh những
yếu tố, tiêu chí có thể định lượng như: khí hậu, thảm thực vật, rừng, địa hình v.v…
còn có những yếu tố, tiêu chí khó định lượng, nó mang tính tổng hợp như: thắng
cảnh tự nhiên, văn hóa bản địa, tâm linh …Vì thế, đánh giá các dạng tài nguyên cho

Bđ thảm thực vật
Bđ địa hình

Các Bđ đánh giá tài
nguyên cho phát triển
du lịch

Bđ khí hậu

Dữ liệu
Viễn thám

Bđ phân bố nhiệt

Bđ Sinh khí hậu

Bđ phân bố mưa

Dữ liệu
bản đồ nền

Bđ phân hóa mùa lạnh
Bđ định hướng tổ
chức không gian phát
triển du lịch

Bđ phân hóa mùa khô

Bđ hành chính


GIS cần có sự kết hợp với các phương pháp khác như phương pháp chuyên gia,
phương pháp thực địa để kiểm tra lại kết quả phân tích. Trên cơ các kết quả tổng
hợp đó, người nghiên cứu sẽ đưa ra những phân tích đánh giá có tính chính xác cao
và dựa trên cơ sở khoa học và thực tiễn. Từ đó, kết quả nghiên cứu có độ tin cậy,
đảm bảo tính khoa học và áp dụng trong thực tiễn phát triển kinh tế - xã hội nói
chung và phát triển du lịch nói riêng.

KẾT LUẬN
Ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS là phương pháp tối ưu trong nghiên
cứu, đánh giá tài nguyên và môi trường.

16


Tư liệu viễn thám với khả năng cung cấp thông tin về các đối tượng trên toàn
bề mặt lãnh thổ luôn được cập nhật mới. Với đặc điểm truyền tải thông tin từ dữ
liệu viễn thám kết hợp các tư liệu khác và khảo sát thực địa, đặc biệt, việc tích hợp
với khả năng quản lý và phân tích thông tin của công nghệ GIS đã giúp cho việc
phân tích, chồng xếp để thành lập các bản đồ chuyên đề một cách nhanh chóng,
hiệu quả, chính xác và có tính hiện thời cao. Tính hiện thời, đồng bộ, có độ chính
xác cao của các lớp dữ liệu bản đồ là công cụ hữu hiệu cho các nhà quản lý và quy
hoạch. Cơ sở dữ liệu chuyên đề đã xây dựng cũng rất thuận lợi cho các nhà khoa
học có thể khai thác, chỉnh sửa, cập nhật những nội dung chuyên sâu hơn cho từng
lĩnh vực, từ đó tổng hợp và đưa ra những đánh giá, kết luận, định hướng phục vụ
mục đích phát triển kinh tế của lãnh thổ.
Trong phạm vi tiểu luận, nghiên cứu sinh cũng đã trình bày những nét tổng
quan về phương pháp viễn thám và GIS trong nghiên cứu tài nguyên và môi trường.
Bên cạnh đó cũng nêu nên những hướng tiếp cận trong việc sử dụng phương pháp
viễn thám và GIS trong thực hiện luận án.


CSDL
GIS

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ
Stt

Tên và nội dung bảng

Trang

1

Sơ đồ 1: Sự tích hợp công nghệ Viễn thám và Hệ thông tin địa lý
Sơ đồ 2: Tiếp cận phương pháp Viễn thám và GIS trong nghiên
cứu, đánh giá tài nguyên du lịch, điều kiện sinh khí hậu phục vụ
phát triển du lịch

14

2

19

15