ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
************

DƢƠNG THỊ LAN ANH

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG
ĐẤT MẶT NƢỚC SÔNG, HỒ PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN
LÝ ĐẤT ĐAI HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
************

DƢƠNG THỊ LAN ANH

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG
ĐẤT MẶT NƢỚC SÔNG, HỒ PHỤC VỤ CÔNG TÁC QUẢN
LÝ ĐẤT ĐAI HUYỆN BA VÌ, THÀNH PHỐ HÀ NỘI

Chuyên ngành: Quản lý đất đai
Mã số: 60850103

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ VIỄN
THÁM VÀ GIS TRONG VIỆC ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG ĐẤT MẶT
NƢỚC SÔNG HỒ .....................................................................................................4
1.1. Tổng quan về đất mặt nƣớc sông, hồ ...........................................................4
1.1.1. Khái niệm về đất mặt nước sông, hồ ......................................................4
1.1.2. Các nhân tố tạo thành đất mặt nước sông, hồ .......................................5
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới đất mặt nước sông, hồ ..................................5
1.1.4. Vai trò của đất mặt nước sông, hồ trong đời sống kinh tế - xã
hội .......................................................................................................................6
1.1.5. Khái niệm về biến động đất mặt nước sông, hồ .....................................7
1.2. Các nhiệm vụ quản lý Nhà nƣớc về đất đai cấp huyện ..............................7
1.3. Tổng quan về viễn thám và GIS trong việc đánh giá biến động đất
mặt nƣớc sông, hồ .................................................................................................8
1.3.1. Tổng quan về viễn thám ..........................................................................8
1.3.2. Hệ thông tin địa lý (GIS) .......................................................................20
1.3.3. Tổng quan các công trình ứng dụng công nghệ viễn thám và
GIS trên thế giới và ở Việt Nam......................................................................27
1.3.4. Lợi thế của sự tích hợp dữ liệu viễn thám và GIS ...............................29
1.3.5. Tích hợp tư liệu viễn thám và GIS nghiên cứu đất mặt nước sông,
hồ ......................................................................................................................31
CHƢƠNG 2: CÁC PHƢƠNG PHÁP THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN
ĐỘNG ĐẤT MẶT NƢỚC SÔNG, HỒ BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN
THÁM. QUY TRÌNH THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG ĐẤT MẶT
NƢỚC SÔNG, HỒ ..................................................................................................32
2.1. Các quan điểm và phƣơng pháp nghiên cứu biến động đất mặt nƣớc
sông, hồ sử dụng kỹ thuật viễn thám .................................................................32
2.1.1. Quan điểm tiếp cận nghiên cứu của đề tài..........................................32

3.6.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật ..............................................................................52
3.6.2. Phương pháp điều vẽ ảnh .....................................................................53
3.7. Thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất và đất mặt nƣớc sông, hồ
huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội .........................................................................53
3.8. Chuẩn hóa cơ sở dữ liệu ..............................................................................54
3.9. Xây dựng cơ sở dữ liệu biến động đất mặt nƣớc sông, hồ .......................54
3.9.1. Thiết kế lớp thông tin bản đồ biến động đất mặt nước sông, hồ
huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội. ....................................................................54
3.9.2. Biên tập và thành lập bản đồ biến động đất mặt nước sông, hồ .........57
3.10. Phân tích, đánh giá biến động đất mặt nƣớc sông, hồ huyện Ba Vì,
thành phố Hà Nội. Xác định các nguyên nhân gây ra biến động ...................59
3.10.1. Nhận xét và đánh giá diễn biến đất mặt nước sông, hồ giai
đoạn 1995 - 2003..............................................................................................59


3.10.2. Nhận xét và đánh giá diễn biến đất mặt nước sông, hồ giai
đoạn 2003 - 2011..............................................................................................60
3.10.3. Nhận xét và đánh giá diễn biến đất mặt nước sông, hồ thời kỳ
1995-2003-2011 ...............................................................................................62
3.10.4. Các nhân tố ảnh hưởng tới biến động đất mặt nước sông, hồ..........66
3.11. Đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý đất mặt nƣớc
sông, hồ huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội ..........................................................66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................70
PHỤ LỤC 1 ..............................................................................................................71
PHỤ LỤC 2 ............................................................................................................777
PHỤ LỤC 3 ..............................................................................................................77
PHỤ LỤC 4 ..............................................................................................................77
PHỤ LỤC 5 ..............................................................................................................80
PHỤ LỤC 6 ..............................................................................................................81

18. Landcover: Lớp phủ trên mặt đất
19. Chlorophyll: Hàm lượng diệp lục trong nước
20. CSDL (Database Query): Cơ sở dữ liệu
21. HTSDĐ: Hiện trạng sử dụng đất
22. SDĐ: Sử dụng đất


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Đặc trưng phản xạ phổ của đối tượng tự nhiên mặt đất ...........................12
Hình 1.2. Sơ đồ tổ chức của hệ thống GIS ................................................................22
Hình 1.3. Phân lớp thông tin trong mô hình chồng xếp GIS ...................................23
Hình 1.4. Cấu trúc dữ liệu Vector và Raster ............................................................24
Hình 1.5. Mối quan hệ giữa dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính .....................24
Hình 1.6. Phân tích chồng xếp .................................................................................26
Hình 1.7. Mô hình chuyển đổi dữ liệu giữa viễn thám và GIS.................................30
Hình 2.1. Sơ đồ so sánh sau phân loại ......................................................................36
Hình 2.2. Phân loại ảnh tổ hợp của các kênh thời gian ...........................................37
Hình 2.3. Phân loại phân tích thành phần chính ......................................................37
Hình 2.4. Phương pháp tạo ảnh sai biệt đa thời gian...............................................38
Hình 2.5. Phương pháp tạo ảnh tỷ số .......................................................................39
Hình 2.6. Phương pháp phân tích vector thay đổi ....................................................40
Hình 2.7. Phương pháp kết hợp ................................................................................40
Hình 2.8. Sơ đồ tổng quát quy trình công nghệ thành lập bản đồ biến động
đất mặt nước sông, hồ bằng tư liệu viễn thám có sử dụng phương pháp sau
phân loại ....................................................................................................................42
Hình 2.9. Công cụ phân tích biến động trong ENVI .................................................43
Hình 2.10. Hộp thoại Select the 'Initial State’ Image ...............................................43
Hình 2.11. Hộp thoại Select the 'Final State’ Image ................................................44
Hình 2.12. Hộp thoại Compute Difference Map Input Parameters ..........................44
Hình 2.13. Hộp thoại xác định ngưỡng biến động ....................................................45

- xã hội và ổn định chính trị của mỗi quốc gia. Chính vì vậy, việc quản lý và sử dụng
đất đai sao cho hợp lý, hiệu quả và bền vững nhất. Vừa phát triển kinh tế, vừa bảo vệ
môi trường và phát triển bền vững là mục tiêu chung của các nước hiện nay.
Ba Vì là huyện thuộc vùng bán sơn địa, nằm về phía Tây Bắc thủ đô Hà Nội trong
những năm gần đây, xây dựng thuỷ lợi cùng với sự phát triển đô thị diễn ra nhanh chóng
và phức tạp, việc quản lý, sử dụng đất mặt nước sông, hồ ở địa phương chưa được sát sao
dẫn đến việc xâm chiếm lòng sông, hồ diễn ra phổ biến rất khó khăn trong công tác quản
lý đất đai. Hệ quả là diện tích đất mặt nước dần bị thu hẹp, dòng chảy bị biến dạng, ô
nhiễm môi trường nước … Do đó để đánh giá được sự biến đổi diện tích đất mặt nước
sông, hồ thì việc xây dựng bản đồ biến động đất mặt nước sông, hồ là rất cần thiết, làm
tiền đề cho việc xây dựng hồ sơ nguồn nước và là một cơ sở quan trọng giúp cho công tác
quản lý đất đai và tài nguyên nước đạt hiệu quả.
Kết hợp với tư liệu ảnh viễn thám với những ưu việt là tính cập nhật và đồng bộ về
thông tin, tính khái quát hóa tự nhiên các đối tượng và khả năng phủ trùm rộng, cùng với
sự phát triển mạnh về hệ thống thông tin địa lý (GIS - Geographical Information
Systems) có khả năng thu thập, cập nhật, quản trị và phân tích, thể hiện dữ liệu địa lý
phục vụ các bài toán ứng dụng có liên quan tới vị trí địa lý của các đối tượng trên bề mặt
trái đất là công cụ hỗ trợ đắc lực cho công tác quản lý đất đai.
Xuất phát từ những lý do nêu trên tôi đã chọn đề tài: “Ứng dụng viễn thám và
GIS đánh giá biến động đất mặt nước sông, hồ phục vụ công tác quản lý đất đai
huyện Ba Vì, thành phố Hà Nội”.
2. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu của đề tài là đánh giá được hiện trạng và sự biến đổi về diện tích đất mặt
nước sông, hồ ở thời điểm mùa khô các năm 1995, 2003 và năm 2011 tại huyện Ba Vì,
thành phố Hà Nội làm cơ sở khoa học giúp cho công tác quản lý đất đai và tài nguyên
nước tại địa phương.
3. Nhiệm vụ của đề tài
Để đạt được mục tiêu trên đề tài đã giải quyết các nhiệm vụ sau:
* Tổng quan cơ sở khoa học ứng dụng công nghệ viễn thám và GIS trong việc đánh
giá biến động đất mặt nước sông, hồ.

thời điểm từ tháng 11 đến tháng 1
- Thời điểm năm 1995: Ảnh vệ tinh Landsat-ETM độ phân giải 15 m
- Thời điểm năm 2003: Ảnh vệ tinh Spot5 độ phân giải 2,5m
- Thời điểm năm 2011: Ảnh vệ tinh Spot5 độ phân giải 2,5m
* Tư liệu bản đồ:
- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:50.000: đây là tư liệu chính để thành lập bản đồ nền.
- Các bản đồ tham khảo: bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25.000, bản đồ hiện trạng sử dụng
đất năm 1995, 2000, 2005, 2010 một số bản đồ chuyên đề khác của huyện Ba Vì, thành
phố Hà Nội
* Các kết quả điều tra khảo sát thực địa.
* Các tư liệu khác:
- Mô hình số độ cao (DEM) khu vực nghiên cứu.
- Dữ liệu các trạm thuỷ văn.
- Dữ liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của khu vực nghiên cứu.
* Trang thiết bị:
- Phần mềm ENVI 4.8, ERDAS 9.1, Microstation SE, ArcGIS 9.3, …
- Các thiết bị ngoại vi khác…
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
a) Ý nghĩa khoa học
- Đề tài đã xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp luận về tích hợp tư liệu viễn
thám và GIS để nghiên cứu biến động đất mặt nước sông, hồ.
Page 2


- Quá trình phân loại tư liệu viễn thám và phân tích, đánh giá biến động được tiến
hành trên các phần mềm ENVI và ArcGIS của ESRI được coi là các công cụ xử lý hiện
đại hiện nay.
b) Ý nghĩa thực tiễn
- Kết quả phân tích, đánh giá sự biến đổi về diện tích đất mặt nước sông, hồ nhằm
đề xuất nâng cao hiệu quả sử dụng đất mặt nước sông, hồ phục vụ cho công tác quản lý

sản, thuỷ điện, thuỷ lợi.
Trường hợp đất sông suối và mặt
nước chuyên dùng có kết hợp sử dụng
vào mục đích nuôi trồng thủy sản, kinh
doanh - dịch vụ du lịch thì ngoài việc
thống kê vào mục đích chuyên dùng còn
phải thống kê theo mục đích phụ là đất nuôi trồng thủy sản và đất sản xuất, kinh doanh
phi nông nghiệp.
Đất sông suối và mặt nước chuyên dùng bao gồm: đất sông, ngòi, kênh, rạch, suối
và đất có mặt nước chuyên dùng.
Đất sông, ngòi, kênh, rạch, suối là đất có mặt nước của các đối tượng thuỷ văn
dạng sông không thể tạo ranh giới khép kín để hình thành thửa đất, không sử dụng
chuyên cho mục đích nuôi trồng thuỷ sản, thuỷ điện, thuỷ lợi.
Đất có mặt nước chuyên dùng là đất có mặt nước của các đối tượng thuỷ văn dạng
ao, hồ, đầm có thể tạo ranh giới khép kín để hình thành thửa đất, không sử dụng chuyên
vào mục đích chuyên nuôi trồng thuỷ sản, thuỷ điện, thuỷ lợi.
Trường hợp sông cắt ngang các hồ chứa nước thì cần xác định phần diện tích sông
theo dòng chảy liên tục; diện tích hồ sẽ không gồm phần đã tính vào diện tích sông.
Như vậy, đất mặt nước sông, hồ có thể hiểu là đất có mặt nước. Đất mặt nư.ớc
sông bao gồm: đất mặt nước sông, ngòi, kênh, rạch, suối, là đất có mặt nước của các đối
tượng thuỷ văn dạng sông. Đất mặt nước hồ là đất có mặt nước của các đối tượng thuỷ
văn dạng ao, hồ, đầm có thể tạo ranh giới khép kín để hình thành thửa đất. Hồ là một
vùng nước được bao quanh bởi đất liền, thông thường là nước ngọt.

Page 4


1.1.2. Các nhân tố tạo thành đất mặt nước sông, hồ
Bề mặt Trái Đất chính là trường hoạt động của các yếu tố địa lý. Các yếu tố này có
mối quan hệ mật thiết với nhau. Chúng thường xuyên thay đổi và làm cho địa lý mặt đất

thổ nhưỡng đã hình thành các đặc trưng về thực vật của các vùng đất mặt nước sông, hồ
với hai dạng điển hình là thực vật vùng đất mặt nước sông, hồ lợ và thực vật vùng đất
mặt nước sông, hồ ngọt.
1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới đất mặt nước sông, hồ
Các yếu tố ảnh hưởng tới đất mặt nước sông, hồ phần lớn là các yếu tố kinh tế - xã
hội: Tăng trưởng dân số và quá trình đô thị hóa: Khi dân số và mức sống tăng, nhu cầu
Page 5


lương thực sẽ ngày càng tăng lên, đòi hỏi các sản phẩm cây trồng tăng lên, kéo theo đó là
nhu cầu về nước và đất ở tăng. Nhu cầu nước cho các ngành không giống nhau: Trên thế
giới, nhu cầu về nước cho các mục đích sử dụng chiếm tỉ lệ khác nhau như: cho sản xuất
nông nghiệp chiếm 80%, sinh hoạt chiếm 15% và nước dùng cho công nghiệp chiếm 5%.
Do sự bành trướng và ưu tiên nước cho các ngành sản xuất phi nông nghiệp đã làm ảnh
hưởng đến khả năng sử dụng cho mục đích nông nghiệp. Sự ô nhiễm nước: Ô nhiễm nguồn
nước ngọt là một trong những nguyên nhân gây xung đột trong khai thác nguồn nước trên
thế giới. Do đẩy nhanh thâm canh trong nông nghiệp, việc sử dụng phân bón hóa học ngày
càng tăng lên, đó là nguyên nhân làm cho đất và nguồn nước bị ô nhiễm bởi nitrat và
phốtphat. Chúng gây nên sự mất cân bằng chức năng của các hệ sinh thái thủy vực dẫn tới
sự nghèo nàn đáng kể của các hệ động thực vật dưới nước.
1.1.4. Vai trò của đất mặt nước sông, hồ trong đời sống kinh tế - xã hội
Sông, hồ là yếu tố cơ bản của cảnh quan địa lý và ảnh hưởng rất lớn tới sự hình thành
khí hậu, địa mạo, thực vật, thổ nhưỡng, là yếu tố giao thông rất tiện lợi và kinh tế. Là nơi
có thể xây dựng các công trình thuỷ điện, thuỷ lợi, nuôi trồng thuỷ sản phục vụ phát triển
kinh tế.
Sông, hồ rất quan trong không chỉ đối với con người mà đối với cuộc sống khắp mọi
nơi. Sông, hồ không chỉ là một nơi rộng lớn cho con người và những con vật của họ hoạt
động, con người còn sử dụng nước sông, hồ cho nhu cầu nước uống và nước tưới, sản xuất
ra điện, làm sạch chất thải (xử lý nước thải), giao thông thuỷ và kiếm thức ăn. Sông, hồ còn
là môi trường sống chính cho tất cả các loài động và thực vật nước. Sông, hồ bổ sung cho

S2 (đối tượng A thu nhận được từ hai ảnh vệ tinh có thời điểm chụp khác nhau). Như vậy
ta nói rằng A bị biến đổi diện tích ở thời điểm T1 so với T2 (sự biến đổi này có thể bằng
nhau, lớn hơn hay nhỏ hơn) nếu ta dung kỹ thuật để chồng xếp hai lớp thông tin này thì
phần diện tích của phần trùng nhau sẽ được gán giá trị cũ của đối tượng A, còn các giá trị
khác sẽ là giá trị của phần biến động. Giá trị biến động này là bao nhiêu tăng hay giảm phụ
thuộc vào thuật toán được sử dụng.
1.1.5.3. Biến động về bản chất đối tượng
Trên hai ảnh viễn thám chụp cùng một khu vực ở hai thời điểm khác nhau, diện tích
A ở thời điểm T1 có giá trị M1, ở thời điểm T2 có giá trị M2 (M1, M2 là giá trị phổ), ta sử
dụng thuật toán chồng ghép hai lớp thông tin tại hai thời điểm T1, T2 sẽ xuất hiện giá trị M
khác M1, M2. Giả sử diện tích A không đổi ta nói rằng có sự thay đổi về chất của A, trên
thực tế đây là sự thay đổi loại hình sử dụng đất.
1.2. Các nhiệm vụ quản lý Nhà nƣớc về đất đai cấp huyện
a) Ban hành các văn bản quy phạm pháp luật về quản lý, sử dụng đất đai và tổ chức
thực hiện các văn bản đó;
b) Xác định địa giới hành chính, lập và quản lý hồ sơ địa giới hành chính, lập bản
đồ hành chính;
c) Khảo sát, đo đạc, đánh giá, phân hạng đất; lập bản đồ địa chính, bản đồ hiện
trạng sử dụng đất và bản đồ quy hoạch sử dụng đất;
d) Quản lý quy hoạch, kế hoạch sử dụng đất;
đ) Quản lý việc giao đất, cho thuê đất, thu hồi đất, chuyển mục đích sử dụng đất;
e) Đăng ký quyền sử dụng đất, lập và quản lý hồ sơ địa chính, cấp giấy chứng nhận
quyền sử dụng đất;
g) Thống kê, kiểm kê đất đai;
h) Quản lý tài chính về đất đai;
i) Quản lý và phát triển thị trường quyền sử dụng đất trong thị trường bất động sản;
k) Quản lý, giám sát việc thực hiện quyền và nghĩa vụ của người sử dụng đất;
l) Thanh tra, kiểm tra việc chấp hành các quy định của pháp luật về đất đai và xử lý
vi phạm pháp luật về đất đai;
m) Giải quyết tranh chấp về đất đai; giải quyết khiếu nại, tố cáo các vi phạm trong

phản xạ phổ. Dựa vào đặc trưng này, có thể nhận biết và phân loại các đối tượng nhờ việc
đo cường độ phổ phản xạ từ bề mặt các đối tượng trên tư liệu ảnh viễn thám.
1.3.1.2. Phân loại viễn thám
Viễn thám có thể phân loại theo nhiều cách, bao gồm:
+ Phân loại theo nguồn năng lượng (energy sources)
+ Phân loại theo kênh phổ (spectrum band)
+ Phân loại theo độ cao (platform alttitute)
* Phân loại theo nguồn năng lượng:
- Viễn thám sử dụng nguồn năng lượng điện từ của bức xạ của mặt trời được gọi là
viễn thám thụ động (passive remote sesing).
- Viễn thám sử dụng năng lượng điện từ do con người tự tạo ra (radar, laser) được
gọi là viễn thám chủ động (active remote sensing).
Page 8


* Phân loại theo kênh phổ:
Tuỳ thuộc vào bước sóng sử dụng, viễn thám được chia làm 3 loại cơ bản
a) Viễn thám trong giải nhìn thấy và hồng ngoại
b) Viễn thám hồng ngoại nhiệt
c) Viễn thám siêu cao tần.
Trong nhóm a) nguồn năng lượng chính là bức xạ mặt trời. Mặt trời phát xuống trái
đất một năng lượng rất lớn gọi là năng lượng bức xạ. Bức xạ mặt trời sau khi tác động lên
các vật thể trên mặt đất sẽ phản xạ trở lại. Năng lượng phản xạ này chính là phương tiện
truyền tin trong kỹ thuật viễn thám. Mỗi vật thể, mỗi đối tượng trên bề mặt trái đất khi có
nhiệt độ lớn hơn 00K đều có khả năng tự phát xạ, nguồn năng lượng trong nhóm b) là bức
xạ nhiệt do chính vật thể phát ra. Trong nhóm c) nguồn năng lượng là các sóng siêu cao tần
có thể của vật thể tự phát xạ, gọi là viễn thám bị động hoặc từ các radar phát sóng nhân tạo,
gọi là viễn thám chủ động.
* Phân loại theo độ cao.
Bức xạ điện từ phản xạ từ bề mặt trái đất, sau khi đi qua khí quyển được ghi lại nhờ

định nghĩa như là quá trình khôi phục các điều kiện môi trường tại thời điểm thu nhận.
Thông thường, sau khi nhập ảnh vào máy, ta khai báo một số thông số liên quan đến trạng
thái khí quyển tại thời điểm thu nhận, góc phương vị mặt trời, hướng tia tới chụp ảnh...
Một phần mềm chuyên dụng sẽ sử dụng các thông số này để hiệu chỉnh lại phổ của tấm
ảnh.
* Nắn chỉnh hình học: Là bước tiền xử lý bắt buộc trong viễn thám. Nắn chỉnh hình
học giúp ta xác định vị trí của dữ liệu ảnh vệ tinh trong một hệ tọa độ nào đó.
Ta có thể thực hiện việc nắn chỉnh hình học ảnh viễn thám là nắn ảnh theo bản đồ
hoặc nắn ảnh theo ảnh. Nói chung công việc nắn chỉnh hình học bao gồm hai bước:
- Nội suy không gian nhằm chuyển tọa độ hàng cột của pixel về tọa độ địa lý
- Nội suy mức độ xám để xác định giá trị độ xám cho các pixel mới được nắn chỉnh
Nội suy không gian được tiến hành bằng cách xác định các điểm khống chế trên ảnh
cần nắn và trên bản đồ sau đó tính toán tọa độ của mỗi pixel ảnh cần nắn qua một mô hình
toán học. Mô hình thường được sử dụng trong đa số các phần mềm là mô hình đa thức. Mô
hình này chỉ đòi hỏi tọa độ của các điểm khống chế ảnh với số lượng điểm khống chế tối

n  1n  2

thiểu là:

2

, với n là bậc của đa thức. Sai số nắn chỉnh được tính theo công thức:
RMSerror =

x' x   y' y 
2

g


Giãn đều mật độ phân bố là phương pháp tăng cường độ tương phản với mục đích
làm rõ hơn các đối tượng có sự đồng nhất về độ xám trên ảnh.
Giãn Gauss là phương pháp giãn không tuyến tính để làm tăng độ tương phản ở dải
độ xám trung bình, các yếu tố chi tiết được thể hiện rõ hơn. Phương pháp này thường được
áp dụng cho từng phần của ảnh.
- Lọc ảnh là thao tác tăng cường chất lượng hình ảnh mà giá trị độ xám của mỗi
pixel được nội suy trong mối quan hệ phụ thuộc vào các pixel xung quanh. Vì vậy phép lọc
được coi như phép toán cho từng vùng, khác với phép giãn ảnh là một phép toán cho từng
điểm vì không có sự phụ thuộc vào các pixel xung quanh. Lọc ảnh liên quan đến sự biến
đổi giá trị độ xám của điểm ảnh. Một bức ảnh số chứa các thông tin tần số thấp và các
thông tin tần số cao. Tần số thấp là các thông tin mô tả các đối tượng có sự thay đổi độ xám
từ từ: hồ nước, rừng, ruộng lúa... Tần số cao là các thông tin mô tả các đối tượng có sự thay
đổi độ xám đột ngột: kênh mương, đường ranh giới... Các phép lọc có thể chia ra lọc tần số
cao, lọc tần số thấp... Phép lọc tần số thấp làm cho đường nét trở nên mềm mại, hình ảnh
dịu. Lọc tần số cao nhấn mạnh sự thay đổi độ xám của các pixel, tôn đường gờ, ranh giới
của các đối tượng.
1.3.1.4. Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên
Nội dung chính của đề tài là nghiên cứu kết hợp tư liệu viễn thám và GIS nghiên cứu
sự biến động đất mặt nước sông, hồ. Ảnh viễn thám là nhân chứng về trạng thái đất mặt
nước qua các giai đoạn và cũng là dữ liệu đầu vào (input) quan trọng cho việc phân tích
không gian xác định sự biến động đất mặt nước trong hệ thống GIS. Một trong những
nhiệm vụ của đề tài là xử lý, phân loại ảnh nhằm chiết tách các thông tin xây dựng các bản
đồ hiện trạng đất mặt nước qua các thời kỳ. Để có kiến thức đầy đủ về các thông tin trên
ảnh viễn thám, trong phần này, tác giả sẽ đi sâu hơn nghiên cứu tìm hiểu về đặc trưng phản
xạ phổ của các đối tượng tự nhiên trên bề mặt đất.
Mỗi một vật thể đều phản xạ, bức xạ, hấp thụ và phân tách sóng điện từ bằng các
cách thức khác nhau. Các đặc trưng này được gọi là đặc trưng phản xạ phổ của đối tượng
và chính chúng là là tín hiệu để nhận biết đối tượng trong kỹ thuật viễn thám. Năng lượng
bức xạ mặt trời sau khi chiếu xuống mặt đất, tiếp cận với vật thể sẽ được chia làm 3 thành
phần :

§Êt kh«
§Êt -ít
Thùc vËt

N-íc

d¶I sãng
0,8

1,2

Hång ngo¹i gÇn

1,6

2,0

2,4

Hång ngo¹i trung

Hình 1.1. Đặc trưng phản xạ phổ của đối tượng tự nhiên mặt đất
a) Đặc trưng phản xạ phổ của thực vật
Tùy thuộc vào độ dài của bước sóng, khả năng phản xạ phổ của thực vật xanh cũng
thay đổi. Đặc tính chung nhất về khả năng phản xạ phổ của thực vật là:
- Ở vùng ánh sáng nhìn thấy, cận hồng ngoại và hồng ngoại khả năng phản xạ phổ
khác biệt rõ rệt.
- Ở vùng ánh sáng nhìn thấy, phần lớn năng lượng bị hấp thụ bởi chorophyll có
trong lá cây, một phần nhỏ thấu qua lá, phần còn lại bị phản xạ.
- Ở vùng cận hồng ngoại, cấu trúc lá ảnh hưởng lớn đến khả năng phản xạ phổ của

chủ yếu ảnh hưởng đến phản xạ phổ của đất là cấu trúc bề mặt của đất, độ ẩm của đất,
thành phần hợp chất hữu cơ, vô cơ có trong đất.
Cấu trúc của đất phụ thuộc vào tỉ lệ sét, bụi, cát. Sét là hạt mịn, đường kính nhỏ hơn
0,002mm, bụi có đường kính 0,002÷0,05mm, cát có đường kính 0,005mm ÷2mm. Tùy
thuộc tỷ lệ thành phần của 3 loại đất cơ bản trên mà tạo nên các loại đất có tên gọi khác
nhau. Với đất hạt mịn thì khoảng cách giữa các hạt cũng nhỏ vì chúng ở sít gần nhau hơn.
Với hạt lớn khoảng cách giữa chúng lớn hơn, do vậy khả năng vận chuyển không khí và độ
ẩm cũng dễ dàng hơn. Khi ẩm ướt, trên mỗi hạt cát sẽ bọc một màng mỏng nước, do vậy
độ ẩm và lượng nước trong loại đất này sẽ cao hơn và do đó độ ẩm cũng sẽ ảnh hưởng lớn
đến khả năng phản xạ phổ của chúng.
Khi độ ẩm tăng khả năng phản xạ phổ cũng sẽ bị giảm. Do vậy khi hạt nước rơi vào
cát khô ta sẽ thấy cát bị thẫm hơn, đó là do sự chênh lệch rõ rệt giữa các đường đặc trưng
1, 2, 3. Tuy nhiên nếu cát đã ẩm mà có thêm nước cũng sẽ không thẫm màu đi mấy (do sự
chênh lệch ít giữa đường 2 và đường 3)
Page 13


Một yếu tố nữa ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ là hợp chất hữu cơ trong đất.
Với hàm lượng chất hữu cơ từ 0,5 - 5,0% đất có mầu nâu xẫm. Nếu hàm lượng hữu cơ thấp
hơn đất sẽ có mầu nâu sáng.
Ôxít sắt cũng ảnh hưởng tới khả năng phản xạ phổ của đất. Khả năng phản xạ phổ
tăng khi hàm lượng ô xít sắt trong đất giảm xuống, nhất là ở vùng phổ nhìn thấy (có thể
làm giảm tới 40% khả năng phản xạ phổ khi hàm lượng ô xít sắt tăng lên). Khi bỏ ô xít sắt
ra khỏi đất, thì khả năng phản xạ phổ của đất tăng lên rõ rệt ở dải sóng từ 0,5 - 1,1
nhưng với bước sóng lớn hơn 1,0 hầu như không có tác dụng. Như trên đã nói có nhiều
yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phản xạ phổ của đất, tuy nhiên chúng có liên quan chặt chẽ
với nhau. Cấu trúc, độ ẩm, độ mịn bề mặt, hàm lượng chất hữu cơ và ô xít sắt là những yếu
tố quan trọng. Vùng phản xạ và bức xạ phổ có thể sử dụng để ghi nhận thông tin hữu ích về
đất còn hình ảnh ở hai vùng phổ này là dấu hiệu để giải đoán các đặc tính của đất. Một
điểm quan trọng cần lưu ý là mặc dù biên độ đồ thị khả năng phản xạ phổ của các loại đất

Đại diện cho nhóm ảnh viễn thám có độ phân giải cao và siêu cao là nhóm ảnh vệ
tinh QuickBird, IKONOS có độ phân giải từ vài chục cen-ti-met đến vài mét. Do giá thành
cao, ở Việt Nam các loại ảnh nhóm này ít phổ biến. Thường được sử dụng để thành lập bản
đồ tỷ lệ lớn. Các ảnh vệ tinh Landsat, Spot, Aster có độ phân giải từ 15 mét đến 30 mét là
đại diện cho nhóm tư liệu có độ phân giải trung bình. Đại diện cho nhóm tư liệu có độ phân
giải thấp là các ảnh vệ tinh MODIS, NOAA có độ phân giải không gian từ 250 đến 1000
mét. Những ưu điểm nổi bật của tư liệu ảnh nhóm này là tính bao trùm lãnh thổ lớn, chu kỳ
thu nhận ảnh ngắn (2 ngày) và thông tin được ghi ở nhiều dải phổ khác nhau.
Trong nghiên cứu tài nguyên môi trường, khảo sát và theo dõi diễn biến thành phần
tự nhiên và các tai biến tự nhiên, chủ yếu sử dụng các tư liệu viễn thám có độ phân giải
trung bình.
b) Độ phân giải phổ
Tín hiệu phản xạ từ các vật thể trên mặt đất có thể thu nhận trong các dải sóng khác
nhau. Mỗi dải sóng đó được gọi là một băng (band) hoặc một kênh (chanel). Thông
thường, tùy thuộc vào mục đích và yêu cầu độ chính xác thu thập thông tin mà các đầu thu
được thiết kế để thu nhận sóng điện từ trong một số khoảng bước sóng nhất định. Độ rộng
hẹp của khoảng bước sóng này gọi là độ phân giải phổ của ảnh. Các khoảng bước sóng
được gọi là các kênh ảnh. Bức xạ phổ của đối tượng thay đổi theo bước sóng điện từ. Như
vậy, một đối tượng được chụp trên nhiều kênh khác nhau thì ảnh sẽ khác nhau và nhờ đó
các thông tin về đối tượng cũng sẽ được thu thập toàn diện hơn, đầy đủ hơn. Hay nói cách
khác: độ phân giải phổ càng cao (càng nhiều kênh ảnh) thì lượng thông tin thu thập được
của đối tượng càng nhiều. Cho đến nay, các ảnh viễn thám đa phổ (multispectral images)
thường có khoảng 3-10 kênh. Các ảnh siêu đa phổ (hyperspectral images) có thể có tới 30
kênh.
c) Độ phân giải thời gian
Chuyển động trên quỹ đạo cực, vệ tinh viễn thám chụp ảnh bề mặt trái đất theo chu
kỳ. Độ phân giải thời gian là khoảng thời gian lặp lại giữa các lần chụp một khu vực trên
bề mặt đất của vệ tinh. Độ phân giải thời gian càng nhỏ tức là lần lặp càng nhiều, thông tin
thu thập được về một khu vực nào đó càng lớn.
1.3.1.6. Xử lý ảnh viễn thám