ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Trần Đăng Ninh

ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ LỚP PHỦ MẶT ĐẤT
DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SƠN LA
BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội, 2018


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Trần Đăng Ninh

ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ LỚP PHỦ MẶT ĐẤT
DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN SƠN LA
BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS
Chuyên ngành:

Bản đồ viễn thám và hệ thông tin địa lý

Mã số:

60440214


Trần Đăng Ninh


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, tác giả xin được gửi lời cảm ơn chân
thành tới các thầy, cô giáo trong Khoa Địa lý, Trường Đại học Khoa học Tự
nhiên, các thầy cô trong Cục Bản đồ, Bộ Tổng Tham mưu, Quân đội nhân dân
Việt Nam và các thầy, cô giáo trong Viện Địa lý, Viện Hàn lâm Khoa học và
Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện và giúp đỡ tác giả trong quá trình thực
hiện và hoàn thiện luận văn.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới PGS.TS Đinh
Thị Bảo Hoa, người đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian
học tập, công tác và thực hiện luận văn này.
Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên luận văn chắc chắn sẽ không
tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô
và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành
cảm ơn!
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Trần Đăng Ninh


MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ....................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................... 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU .............................................................................. 7
MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 11
1. Tính cấp thiết .................................................................................................... 11
2. Mục tiêu nghiên cứu ........................................................................................ 13
3. Nhiệm vụ nghiên cứu....................................................................................... 13

2.1.2. Đặc điểm, thực trạng phát triển kinh tế, xã hội .............................. 41
2.2. Thủy điện Sơn La ....................................................................................... 42
CHƢƠNG III: ĐÁNH GIÁ BIẾN ĐỘNG SỬ DỤNG ĐẤT VÀ
LỚP PHỦ MẶT ĐẤT DƢỚI TÁC ĐỘNG CỦA THUỶ ĐIỆN SƠN LA
BẰNG CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GIS ............................................. 45
3.1. Tích hợp thông tin, xây dựng CSDL biến động sử dụng đất ............... 51
3.1.1. Xử lý ảnh viễn thám............................................................................... 51
3.1.2. Xử lý tư liệu bản đồ và thông tin địa lý ................................................ 66
3.1.3. Tích hợp thông tin, hình thành CSDL phục vụ đánh giá biến động ... 66
3.2. Đánh giá biến động sử dụng đất và lớp phủ mặt đất ............................ 67
3.2.1. Hiện trạng tài nguyên đất tỉnh Sơn La khu vực lưu vực sông Đà
năm 2003 ................................................................................................... 67
3.2.2. Hiện trạng tài nguyên đất tỉnh Sơn La khu vực lưu vực sông Đà
năm 2009 ................................................................................................... 73
2


3.2.3. Hiện trạng tài nguyên đất tỉnh Sơn La khu vực lưu vực sông Đà
năm 2014 ................................................................................................... 79
3.2.4. So sánh cơ cấu sử dụng đất giữa khu vực trên đập và dưới đập..... 85
3.2.5. Biến động tài nguyên đất tỉnh Sơn La khu vực lưu vực sông Đà
qua các năm.............................................................................................. 87
3.3. Đề xuất một số giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên đất khu vực
nghiên cứu ......................................................................................................... 104
3.3.1. Sử dụng đất bán ngập vùng lòng hồ thủy điện Sơn La ................. 104
3.3.2. Đề xuất một số giải pháp canh tác trên đất dốc nhằm đảm bảo
phát triển bền vững ................................................................................. 106
3.4. Đánh giá tác động của việc xây dựng thủy điện tới sinh kế của
người dân khu vực lưu vực sông ................................................................... 115
KẾT LUẬN ................................................................................................... 121


NDVI

Normalized difference vegetation index - Chỉ số khác biệt thực vật

PC

Personal computer - Máy tính cá nhân

RS

Remote sensing - viễn thám

UTM

Universal Transverse Mercator

4


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Đập thủy điện Sơn La ............................................................................... 11
Hình 1.2. Khu vực tái định cư ................................................................................... 12
Hình 1.3. Phạm vi khu vực nghiên cứu .................................................................... 14
Hình 1.5. Quy trình thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất từ ảnh viễn thám
bằng phương pháp giải đoán ảnh tự động ................................................................. 31
Hình 1.7. Quy trình thành lập bản đồ biến động sử dụng đất theo phương pháp
bản đồ - bản đồ .......................................................................................................... 35
Hình 3.1. Mô hình số độ cao tỉnh Sơn La ................................................................. 45
Hình 3.2. Phạm vi khu vực nghiên cứu .................................................................... 46

Hình 3.28. Bản đồ độ dốc khu vực trên đập năm 2014 .......................................... 107
Hình 3.29. Bản đồ độ dốc khu vực dưới đập năm 2014 ......................................... 108
Hình 3.30. Mô hình SALT ...................................................................................... 113
Hình 3.31. Các xã thuộc tỉnh Sơn La nằm trong lưu vực sông Đà ......................... 115

6


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất để sử dụng với dữ liệu viễn thám
(Nguyễn Ngọc Thạch 2005) ..................................................................................... 19
Bảng 1.2. Các kênh phổ để tính NDVI trong các tư liệu viễn thám thông dụng ...... 24
Bảng 2.1. Diện tích ba loại rừng tỉnh Sơn La năm 2013 .......................................... 41
Bảng 2.2. Dân số trung bình phân theo huyện/thành phố thuộc tỉnh........................ 41
Bảng 3.1. Các ảnh Landsat chính được sử dụng trong lập bản đồ hiện trạng
sử dụng đất khu vực nghiên cứu ............................................................................... 48
Bảng 3.2. Giá trị ESUNλ cho các kênh của vệ tinh Landsat 7 ETM+ ..................... 55
Bảng 3.3. Mẫu chìa khóa giải đoán .......................................................................... 63
Bảng 3.4. Số liệu thống kê sử dụng đất khu vực trên đập năm 2003 ....................... 69
Bảng 3.5. Số liệu thống kê sử dụng đất khu vực dưới đập năm 2003 ...................... 72
Bảng 3.6. Số liệu thống kê sử dụng đất khu vực trên đập năm 2009 ....................... 75
Bảng 3.7. Số liệu thống kê sử dụng đất khu vực dưới đập năm 2009 ...................... 78
Bảng 3.8. Số liệu thống kê sử dụng đất khu vực trên đập năm 2014 ....................... 81
Bảng 3.9. Số liệu thống kê sử dụng đất khu vực dưới đập năm 2014 ...................... 84
Bảng 3.10. Ma trận biến động sử dụng đất khu vực trên đập giai đoạn
2003-2009 ................................................................................................................. 89
Bảng 3.11. Thống kê biến động sử dụng đất khu vực trên đập giai đoạn
2003 - 2009 .............................................................................................................. 89
Bảng 3.12. Ma trận biến động sử dụng đất khu vực trên đập giai đoạn
2009-2014 ................................................................................................................. 92


8


DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1. Cơ cấu hiện trạng tài nguyên đất khu vực trên đập năm 2003 ............ 70
Biểu đồ 3.2. Cơ cấu hiện trạng tài nguyên đất khu vực dưới đập năm 2003 ............ 73
Biểu đồ 3.3. Cơ cấu hiện trạng tài nguyên đất khu vực trên đập năm 2009 ............. 76
Biểu đồ 3.4. Cơ cấu hiện trạng tài nguyên đất khu vực dưới đập năm 2009 ............ 79
Biểu đồ 3.5. Cơ cấu hiện trạng tài nguyên đất khu vực trên đập năm 2014 ............. 82
Biểu đồ 3.6. Cơ cấu hiện trạng tài nguyên đất khu vực dưới đập năm 2014 ............ 85
Biểu đồ 3.7. So sánh cơ cấu sử dụng đất khu vực lưu vực sông Đà năm 2003 ........ 85
Biểu đồ 3.8. So sánh cơ cấu sử dụng đất khu vực lưu vực sông Đà năm 2009 ........ 86
Biểu đồ 3.9. So sánh cơ cấu sử dụng đất khu vực lưu vực sông Đà năm 2014 ........ 87
Biểu đồ 3.10. So sánh diện tích một số loại đất khu vực trên đập năm 2003
và 2009 ...................................................................................................................... 90
Biểu đồ 3.11. So sánh diện tích một số loại đất khu vực trên đập năm 2009
và 2014 ...................................................................................................................... 93
Biểu đồ 3.12. Biểu đồ tăng/giảm diện tích các loại đất khu vực trên đập ................ 95
Biểu đồ 3.13. So sánh diện tích một số loại đất khu vực dưới đập năm 2003
và 2009 ...................................................................................................................... 98
Biểu đồ 3.14. So sánh diện tích một số loại đất khu vực dưới đập năm 2009
và 2014 .................................................................................................................... 101
Biểu đồ 3.15. Biểu đồ tăng/giảm diện tích các loại đất khu vực dưới đập ............. 103
Biểu đồ 3.16. So sánh tỷ lệ % diện tích đất năm 2014 theo độ dốc địa hình ......... 109
Biểu đồ 3.17. Giá trị sản phẩm thu được trên 1 héc ta đất trồng trọt giai đoạn
2003 - 2009 ............................................................................................................. 116
Biểu đồ 3.18. Giá trị sản phẩm thu được trên 1 héc ta đất trồng trọt giai đoạn
2010 - 2014 ............................................................................................................. 117
Biểu đồ 3.19. Giá trị sản phẩm thu được trên 1 héc ta mặt nước nuôi trồng thủy sản

22/12/2010 và là bậc trên của Thủy điện Hòa Bình). Công trình chính thuộc địa
phận xã Ít Ong, huyện Mường La, tỉnh Sơn La. Hồ chứa nước thuộc một số xã,
huyện thuộc tỉnh Sơn La, Điện Biên và Lai Châu.

Hình 1.1. Đập thủy điện Sơn La
11


Một số thông số và khối lượng chính của công trình thuỷ điện:
+ Diện tích lưu vực: 43.760 km2
+ Dung tích hồ chứa: 9,26 tỷ m3
+ Khối lượng đào đắp đất đá các loại: 14,673 triệu m3
+ Khối lượng bê tông các loại: 4,920 triệu m3, trong đó 2,238 triệu m3 bê tông
CVC và 2,682 triệu m3 bê tông RCC.
+ Xây dựng mới đường nội bộ dài 50km
Theo Báo cáo đánh giá tác động môi trường của dự án, dự báo đến năm 2010 sẽ có
18.968 hộ, gồm khoảng 90.000 khẩu sẽ phải di chuyển khỏi vùng lòng hồ.

Hình 1.2. Khu vực tái định cư
Biến động sử dụng đất và lớp phủ mặt đất khu vực Sơn La vì thế sẽ có nhiều
đặc điểm vừa phổ biến, vừa riêng biệt. Việc đánh giá sau khi thủy điện Sơn La
chính thức đưa vào hoạt động rất quan trọng, ý nghĩa. Tuy nhiên, xây dựng bản đồ
hiện trạng sử dụng đất theo phương pháp đo đạc, điều tra truyền thống sẽ mất rất
nhiều công sức, kinh phí và thời gian để thực hiện. Mặc dù đã được quan tâm
nghiên cứu, song việc kiểm kê đất đai của một vùng lãnh thổ cụ thể thường kéo dài
trong thời gian 18 tháng và được cập nhật 5 năm 1 lần cho kết quả với độ chính xác
12


chưa cao và mất nhiều thời gian. Ngày nay với công nghệ phát triển mạnh mẽ bao

Đối tượng nghiên cứu chủ yếu của luận văn là hiện trạng khai thác sử dụng
đất, biến động sử dụng đất và lớp phủ mặt đất khu vực nghiên cứu và tác động của
thuỷ điện Sơn La tới biến động sử dụng đất và lớp phủ mặt đất khu vực tỉnh Sơn La.
Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu theo lưu vực
Phần thượng lưu: tập trung vào lưu vực hồ thủy điện Sơn La thuộc địa phận
huyện Quỳnh Nhai và một phần các huyện Thuận Châu, Mường La, TP. Sơn La.
Phần hạ lưu: gồm huyện Bắc Yên và một phần các huyện Mường La, TP.
Sơn La, Mai Sơn, Phù Yên, Mộc Châu, Vân Hồ, Thuận Châu.

Hình 1.3. Phạm vi khu vực nghiên cứu
Luận văn chỉ giới hạn nghiên cứu trong khu vực đã được khảo sát sơ bộ,
thành lập các bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ biến động sử dụng đất và lớp
phủ mặt đất tại khu vực đã được khảo sát và trên khu vực đó nghiên cứu đánh giá
hiện trạng sử dụng, biến động sử dụng đất, đánh giá tác động của công trình thủy
điện Sơn La.

14


Xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất tại các thời điểm:
2003 : Trước khi khởi công xây dựng nhà máy
2009 : Chuẩn bị kết thúc giai đoạn thi công
2014 : Giai đoạn nhà máy đã đi vào vận hành
Để từ đó xây dựng CSDL biến động sử dụng đất.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Sử dụng kết hợp các phương pháp truyền thống và các phương pháp sử dụng
công nghệ hiện đại như Viễn thám và GIS. Phương pháp khảo sát thực địa ghi lại
những kết quả quan sát nghiên cứu ngoài thực địa, thu thập tài liệu thực tế giúp
chúng ta kiểm tra, đánh giá được những nhận định ban đầu về đối tượng nghiên
cứu, v.v…

sinh học, môi trường, địa lý, địa chất,…).
6. Cơ sở tài liệu
- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1/50.000, 1/100.000
- Ảnh vệ tinh Landsat.
- Mô hình số độ cao DEM tỷ lệ 1/50.000
- Cơ sở dữ liệu nền địa lý tỷ lệ 1/25.000, 1/50.000
- Các đề tài, dự án đã thực hiện tại tỉnh Sơn La
7. Kết quả đạt đƣợc
- Một số kết luận đánh giá tác động của thuỷ điện tới biến động sử dụng đất
và lớp phủ mặt đất khu vực Sơn La.
- Quy trình công nghệ tích hợp công nghệ viễn thám và hệ thông tin địa lý
xây dựng bản đồ hiện trạng, bản đồ biến động sử dụng đất và lớp phủ bề mặt.
- Đề xuất cơ sở khoa học cho các giải pháp sử dụng hợp lý tài nguyên đất
phục vụ phát triển kinh tế - xã hội và bảo vệ môi trường khu vực nghiên cứu.
8. Ý nghĩa của luận văn
a) Ý nghĩa khoa học
- Góp phần nghiên cứu mối liên hệ của quá trình xây dựng, vận hành thủy
điện và biến động sử dụng đất, lớp phủ mặt đất khu vực nghiên cứu.
- Góp phần xây dựng quy trình công nghệ thành lập CSDL và bản đồ hiện
trạng sử dụng đất phục vụ quy hoạch tài nguyên đất và quản lý môi trường.
16


b) Ý nghĩa thực tiễn
Cung cấp cho địa phương các bản đồ hiện trạng sử dụng đất, bản đồ biến
động sử dụng đất và lớp phủ mặt đất được xây dựng bởi công nghệ tiên tiến trên cơ
sở khoa học chặt chẽ, có tính chính xác cao, giúp các nhà quản lý có cái nhìn tổng
quát về biến động sử dụng đất và lớp phủ mặt đất trong khu vực nghiên cứu, từ đó
có các quyết sách hợp lý hơn.
Góp phần cung cấp cho các nhà quản lý một tài liệu khoa học, đầy đủ trong

các cơ sở xây dựng của con người (nhà cửa, đường sá,...) bao phủ bề mặt đất. Nước,
băng, đá lộ hay các dải cát cũng được coi là lớp phủ mặt đất. (The FAO
AFRICOVER Progamme, 1998)
Phân loại lớp phủ mặt đất:
Sokal (1974) đã định nghĩa phân loại là việc sắp xếp các đối tượng theo các
nhóm hoặc các tập hợp khác nhau dựa trên mối quan hệ giữa chúng. Một hệ thống
phân loại miêu tả tên của các lớp và tiêu chuẩn phân biệt chúng.
Các hệ thống phân loại có hai định dạng cơ bản, đó là phân cấp và không
phân cấp. Một hệ thống phân cấp thường linh hoạt hơn và có khả năng kết hợp
nhiều lớp thông tin, bắt đầu từ các lớp ở quy mô lớn rồi phân chia thành các phụ
lớp cấp thấp hơn nhưng thông tin chi tiết hơn. (The FAO AFRICOVER
Progamme, 1998)
Trong phạm vi nghiên cứu của luận văn đã sử dụng hệ thống phân loại phân
cấp, có tham khảo theo hệ thống phân loại của Mỹ (Anderson và nnk., 1976), được
tổng hợp có chọn lọc phù hợp với điều kiện thực tiễn ở Việt Nam của Nguyễn Ngọc
Thạch (2005).

18


Bảng 1.1. Hệ thống phân loại lớp phủ mặt đất để sử dụng với dữ liệu viễn thám
(Nguyễn Ngọc Thạch 2005)
Cấp 1

Cấp 2
11 Khu dân cư
12 Khu thương mại và dịch vụ
13 Nhà máy công nghiệp

1 Đô thị hoặc

52 Hồ và hố nước

5 Mặt nước

53 Bồn thu nước
54 Vịnh và cửa sông
55 Nước biển

6 Đất ướt

61 Đất ướt có thực vật tạo rừng
62 Đất ướt có thực vật không tạo rừng
63 Đất ướt không có thực vật

7 Đất hoang

71 Hồ bị khô
72 Bãi biển
19


Hiện trạng sử dụng đất
Bản đồ hiện trạng sử dụng đất (bản đồ HTSDĐ) là tài liệu phản ánh thực tế
sử dụng đất ở thời điểm kiểm kê quỹ đất của các đơn vị hành chính các cấp các
vùng kinh tế được lập trên cơ sở bản đồ nền thống nhất trong cả nước. Bản đồ
HTSDĐ được thành lập nhằm mục đích:
-

Thống kê, kiểm kê toàn bộ quỹ đất đã giao và chưa giao sử dụng theo định
kỳ được thể hiện đúng vị trí, đúng diện tích và đúng loại đất

nhanh chóng.
20


- Các ảnh có độ phân giải thích hợp với việc phân loại các đối tượng
trongviệc quan sát đo vẽ.
- Ảnh viễn thám có thể giải quyết các công việc mà thông thường quan sát
trên mặt đất rất khó.
- Phân tích ảnh nhanh hơn và rẻ hơn rất nhiều so với quan sát thực địa.
- Ảnh cung cấp các thông tin mà trong khi quan sát thực địa có thể bỏ sót.
- Các ảnh có thể cung cấp một tập hợp các thông tin để đối chiếu so sánh các
hiện tượng có sự thay đổi lớn như: sử dụng đất, lớp phủ mặt đất như rừng, nông
nghiệp, thuỷ văn và sự phát triển đô thị.
Như vậy, ảnh vệ tinh phản ảnh thực trạng bề mặt trái đất ở thời điểm chụp
ảnh với độ chính xác và tính khách quan cao, trên ảnh vệ tinh đã thể hiện trực tiếp
nhiều loại hình sử dụng đất. Để nhận diện và phân tích các đối tượng trên bề mặt,
thông tin quan trọng nhất của viễn thám chính là thông tin về phổ phản xạ.Việc giải
đoán ảnh hay còn gọi là suy giải ảnh là việc “đọc” ảnh thông qua các dấu hiệu trực
tiếp có trên ảnh hoặc các dấu hiệu gián tiếp (dấu hiệu chỉ định) để suy diễn. Các dấu
hiệu trực tiếp bao gồm dấu hiệu về màu sắc, cấu trúc, diện mạo và mật độ ảnh; dấu
hiệu gián tiếp là các quy luật, đặc điểm phân bố, điều kiện sinh thái về các mối quan
hệ tương hỗ giữa các đối tượng.
Có thể chia các dấu hiệu giải đoán thành 8 nhóm chính sau:
(1) Kích thước: Cần phải chọn một tỷ lệ ảnh phù hợp để giải đoán. Kích
thước tương đối của đối tượng có thể được xác định nếu lấy kích thước đo được trên
ảnh nhân với nghịch đảo tỷ lệ của ảnh.
(2) Hình dạng: có ý nghĩa quan trọng trong giải đoán ảnh; hình dạng đặc
trưng cho mỗi đối tượng khi nhìn từ trên cao xuống được coi là dấu hiệu giải đoán
quan trọng.
(3) Hình bóng của vật thể dễ dàng nhận thấy khi nguồn sáng không nằm