ỨNG DỤNG VIỄN THÁM và GIS THÀNH lập bản đồ BIẾN ĐỘNG các LOẠI THỰC PHỦ địa bàn THÀNH PHỐ HUẾ TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

ỨNG DỤNG VIỄN THÁM và GIS THÀNH lập bản đồ BIẾN ĐỘNG các LOẠI THỰC PHỦ địa bàn THÀNH PHỐ HUẾ TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG CÁC LOẠI THỰC PHỦ ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HUẾ - TỈNH THỪA THIÊN HUẾ GVHD: Th.S Nguyễn Thị Huyền Sinh viên: Nguyễn Xuân Trung Hiếu MSSV : 09162003 Lớp: DH09GI -TP.Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2013- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Trang i ỨNG DỤNG VIỄN THÁM VÀ GIS THÀNH LẬP BẢN ĐỒ BIẾN ĐỘNG CÁC LOẠI THỰC PHỦ ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ HUẾ - TỈNH THỪA THIÊN HUẾ Tác giả NGUYỄN XUÂN TRUNG HIẾU Khóa luận ñược ñệ trình ñể ñáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư ngành Hệ thống thông tin ñịa lý Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Thị Huyền Bộ Môn Hệ thống Thông tin Địa lý và Tài nguyên -Tháng 5 năm 2013- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Trang ii LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn cô Th.S Nguyễn Thị Huyền, giảng viên Bộ môn Hệ thống Thông tin Địa lý và Tài nguyên – Khoa Môi trường và Tài nguyên – Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, người ñã hướng dẫn, góp ý ñể em có thể hoàn thành bài khóa luận này. Em cũng xin cám ơn thầy PGS.TS Nguyễn Kim Lợi cùng các thầy cô trong bộ môn Hệ thống Thông tin Địa lý và Tài nguyên cũng như toàn thể quý thầy cô trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh ñã tận tình chỉ dạy em trong suốt những năm qua. Em chân thành cám ơn các anh chị trong Bộ môn Hệ thống Thông tin Địa lý và Tài nguyên, các bạn trong tập thể lớp DH09GI luôn tận tình giúp ñỡ, ñộng viên em trong suốt 4 năm qua. TPHCM, tháng 05 năm 2013 Nguyễn Xuân Trung Hiếu KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Trang iii TÓM TẮT Khóa luận tốt nghiệp “Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản ñồ biến ñộng các loại thực phủ ñịa bàn Thành Phố Huế - Tỉnh Thừa Thiên Huế” ñã ñược thực hiện từ tháng 01/2013 ñến tháng 05/2013. Phương pháp tiếp cận ñề tài là sử dụng công nghệ viễn thám kết hợp với GIS. Nội dung ñề tài cần nghiên cứu các vấn ñề sau: - Nghiên cứu lý thuyết về thực phủ, viễn thám và GIS. - Thu thập dữ liệu ảnh vệ tinh, các số liệu thống kê. Từ ñó tiến hành giải ñoán thành lập bản ñồ thực phủ qua các năm và bản ñồ biến ñộng thực phủ. - Rút ra các kết luận về kết quả ñạt ñược và ñánh giá phương pháp thực hiện. Sau quá trình thực hiện, ñề tài ñã thu ñược một số kết quả sau: - Bản ñồ thực phủ khu vực thành phố Huế các năm 2001 và 2010 (tỷ lệ 1:60000) với 6 loại thực phủ bao gồm: giao thông, ñất rừng, mặt nước, lúa – hoa màu, ñất trống và khu dân cư. - Bản ñồ biến ñộng thực phủ thành phố Huế giai ñoạn 2001 – 2010 (tỷ lệ 1:60000). Với các kết quả ñã ñạt ñược, có thể nhận thấy việc công nghệ viễn thám và GIS là phương pháp có hiệu quả với ñộ chính xác khá cao, tiết kiệm chi phí trong việc phân loại và phân tích biến ñộng thực phủ. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Trang iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC HÌNH vii DANH MỤC BẢNG viii Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài: 1 1.2. Mục tiêu ñề tài: 2 1.2.1. Mục tiêu chung: 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể: 2 1.3. Giới hạn ñề tài: 2 1.3.1. Về không gian: 2 1.3.2. Về thời gian: 2 Chương 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3 2.1. Khu vực nghiên cứu: 3 2.1.1. Điều kiện tự nhiên: 3 2.1.2. Điều kiện kinh tế - xã hội: 4 2.2. Tổng quan về viễn thám: 5 2.2.1. Khái niệm: 5 2.2.2. Nguyên lý hoạt ñộng: 5 2.3. Tổng quan về GIS: 6 2.3.1. Định nghĩa: 6 2.3.2. Chức năng của GIS: 7 2.4. Các khái niệm: 7 2.4.1. Lớp phủ mặt ñất (Lớp thực phủ - Land cover): 7 2.4.2. Phân loại lớp phủ mặt ñất: 8 2.5. Giới thiệu vệ tinh Landsat: 9 2.6. Một số nghiên cứu có liên quan trong và ngoài nước: 11 2.6.1. Những nghiên cứu tại Việt Nam: 11 2.6.2. Những nghiên cứu trên thế giới: 13 Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 3.1. Dữ liệu thu thập: 15 3.2. Phương pháp nghiên cứu: 15 3.2.1. Khảo sát thực ñịa: 18 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Trang v 3.2.2. Phương pháp sửa lỗi sọc ảnh: 22 3.2.3. Hệ thống phân loại thực phủ cho khu vực nghiên cứu: 22 3.2.4. Lựa chọn phương pháp phân loại ảnh: 24 3.2.5. Xử lý dữ liệu ảnh: 26 3.2.6. Chỉ số thực vật NDVI: 26 3.2.7. Giải ñoán ảnh: 27 3.2.8. Đánh giá ñộ chính xác và xử lý ảnh sau phân loại: 30 3.2.9. Thành lập bản ñồ: 31 Chương 4: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 32 4.1. Kết quả: 32 4.1.1. Kết quả quá trình sửa lỗi ảnh: 32 4.1.2. Kết quả tính toán chỉ số thực vật: 33 4.1.3. Kết quả quá trình phân loại ảnh và xử lý sau phân loại: 34 4.1.4. Kết quả ñánh giá ñộ chính xác và thống kê biến ñộng: 36 4.1.5. Bản ñồ thực phủ: 40 4.1.6. Bản ñồ biến ñộng thực phủ: 43 4.2. Thảo luận: 45 Chương 5: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 47 5.1. Kết luận: 47 5.2. Đề nghị: 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Trang vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ĐPGKG: Độ phân giải không gian ERTS: Earth Resource Technology Sattellite FAO: Food and Agriculture Organization GIS: Geographic Information System GPS: Global Position System MLC: Maximum Likelihood Classifier NDVI: Normalized Difference Vegetation Index ROI: Region Of Interest UNESCO: United Nations of Educational, Scientific and Cultural Organization USGS: United States Geological Survey KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Trang vii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Khu vực nghiên cứu 4 Hình 2.2: Nguyên lý hoạt ñộng của viễn thám 6 Hình 3.1: Phương pháp nghiên cứu 17 Hình 3.2: Các ñiểm mẫu khảo sát thực ñịa 18 Hình 3.3: Phương pháp phân loại gần ñúng nhất 24 Hình 4.1: Ảnh gốc 32 Hình 4.2: Ảnh sau khi ñã ñược sửa lỗi 33 Hình 4.3:Kết quả tính toán chỉ số thực vật cảu khu vực nghiên cứu 34 Hình 4.4: Kết quả phân loại ảnh năm 2001 35 Hình 4.5: Kết quả phân loại ảnh năm 2010 36 Hình 4.6: Bản ñồ phân loại thực phủ Thành phố Huế năm 2001 41 Hình 4.7: Bản ñồ phân loại thực phủ Thành phố Huế năm 2010 42 Hình 4.8: Bản ñồ biến ñộng thực phủ Thành phố Huế giai ñoạn 2001 – 2010 44 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Trang viii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Hệ thống phân loại lớp phủ mặt ñất ñể sử dụng với dữ liệu viễn thám 8 Bảng 2.2: Một số thông số của ảnh Landsat ETM+ 10 Bảng 2.3: Ứng dụng chính của ảnh Landsat 10 Bảng 3.1: Dữ liệu thu thập 15 Bảng 3.2: Thống kê số ñiểm mẫu của từng loại thực phủ 18 Bảng 3.3: Một số ñiểm mẫu ñặc trưng 19 Bảng 3.4: Hệ thống phân loại thực phủ của khu vực nghiên cứu 23 Bảng 3.5: Khóa giải ñoán ảnh cho khu vực nghiên cứu 27 Bảng 3.6: Bảng ñánh giá sự khác biệt mẫu huấn luyện năm 2001 29 Bảng 3.7: Bảng ñánh giá sự khác biệt mẫu huấn luyện năm 2010 29 Bảng 4.1: Kết quả ñánh giá ñộ chính xác sau phân loại ảnh năm 2001 37 Bảng 4.2: Kết quả ñánh giá ñộ chính xác sau phân loại ảnh năm 2010 37 Bảng 4.3: Thống kê các loại thực phủ giai ñoạn 2001 – 2010 38 Bảng 4.4: Thống kê sự biến ñộng thực phủ trong giai ñoạn 2001 – 2010 39 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Trang 1 Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài: Đất ñai là một tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất ñặc biệt. Đất ñai là môi trường sống của con người và cả sinh vật, là ñịa 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 ñô thị, sự tăng trưởng kinh tế xã hội và một số vấn ñề khác ñã và ñang tác ñộng rất lớn tới ñất ñai, ñặc biệt ñối với một thành phố ñang có tốc ñộ ñô thị hóa nhanh như thành phố Huế, tỉnh lỵ tỉnh Thừa Thiên Huế. Tính ñến hết năm 2010, dân số thành phố Huế khoảng 340000 người, tỷ lệ tăng dân số tự nhiên trung bình khoảng 1 - 1,2%/năm và GDP luôn tăng trên 10%/năm (Theo Cổng thông tin ñiện tử Thành phố Huế). Trước những áp lực ñó, ñất ñai và các lớp phủ mặt ñất biến ñộng không ngừng cùng với sự phát triển của xã hội. Đây là nguồn tài nguyên ñặc biệt có thể khai thác sử dụng nhưng không thể làm tăng thêm về mặt số lượng. Do ñó việc theo dõi, nghiên cứu, quản lý và sử dụng loại tài nguyên này một cách hiệu quả và hợp lý là một vấn ñề rất quan trọng. Công nghệ viễn thám ngày càng ñược ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực từ khí tượng – thủy văn, ñịa chất, môi trường cho ñến nông – lâm – ngư nghiệp,… trong ñó có theo dõi biến ñộng các loại lớp phủ mặt ñất ñất với ñộ chính xác khá cao, từ ñó có thể giúp các nhà quản lý có thêm nguồn tư liệu ñể giám sát biến ñộng sử dụng ñất. Đây ñược xem như là một trong những giải pháp cho vấn ñề ñược ñặt ra. Mặt khác, phương pháp này vẫn chưa ñược ứng dụng thử nghiệm ở khu vực Thành phố Huế. Vì vậy, ñề tài “Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản ñồ biến ñộng các loại thực phủ ñịa bàn Thành Phố Huế - Tỉnh Thừa Thiên Huế” ñược thực hiện. [...]... giá bi n ng các lo i th c ph t i thành ph Hu - T nh Th a Thiên Hu s d ng các công c vi n thám và GIS 1.2.2 M c tiêu c th : - Thành l p b n th c ph khu v c thành ph Hu - T nh Th a Thiên Hu các năm 2001 và 2010, t l 1:60000 - Thành l p b n và ánh giá bi n ng th c ph khu v c thành ph Hu - T nh Th a Thiên Hu , t l 1:60000 1.3 Gi i h n 1.3.1 V không gian: Ph m vi mà tài: tài th c hi n là a bàn Thành ph Hu... phân tích và hi n th các thông tin không gian t th gi i th c t ng h p t thông tin cho các m c ích con ngư i 2.3.2 nh nghĩa như là gi i quy t các v n t ra Ch c năng c a GIS: GIS có 4 ch c năng cơ b n: - Thu th p d li u: d li u s d ng trong GIS cung c p công c tích h p d li u thành m t n t nhi u ngu n khác nhau và GIS nh d ng chung so sánh và phân tích - Qu n lý d li u: sau khi d liêu ư c thu th p và tích... kê bi n ng c và ng v i nh ng thay i sâu s c t lâm nghi p, nh ng nơi g n bi n và có iv i d c th p Trang 13 KHÓA LU N T T NGHI P Nhìn chung, các tài v ánh giá bi n ư c ng d ng ph bi n trên th gi i và ã D a trên nh ng thành t u ó, ng các lo i th c ph ánh giá nh ng bi n ng l p ph m t t ho c s d ng t ư c nh ng k t qu nh t nh t ã Vi t Nam tài “ ng d ng vi n thám và GIS thành l p b n bi n a bàn Thành Ph Hu... là vi c s p x p các i tư ng theo các nhóm ho c các t p h p khác nhau d a trên m i quan h gi a chúng M t h th ng phân lo i miêu t tên c a các l p và tiêu chu n phân bi t chúng Các h th ng phân lo i có hai nh d ng cơ b n, ó là phân c p và không phân c p M t h th ng phân c p thư ng linh ho t hơn và có kh năng k t h p nhi u l p thông tin, b t u t các l p quy mô l n r i phân chia thành các ph l p c p th... dùng i chi u, th ng kê các s li u trích xu t thông qua các b ng bi u, chưa có khu v c Thành ph Hu v n chưa có ánh giá bi n ng l p ph m t n các phương pháp t ng h p, phân th c hi n nghiên c u Các s li u ư c u ra tr c quan b ng h th ng các b n tài nào s d ng các công c v vi n thám và GIS t Trang 12 KHÓA LU N T T NGHI P 2.6.2 Nh ng nghiên c u trên th gi i: Trên ph m vi th gi i, các tài nghiên c u v s... c a t nh Th a Thiên Hu 1.3.2 V th i gian: Th i gian l y m u th c Các nh ETM+, a vào tháng 2 và tháng 4 năm 2013 phân gi i 30 m ư c dùng làm d li u gi i oán ư c thu nh n vào ngày 25/11/2001 và 7/3/2010 Các nh dùng làm nh ghép s a l i nh năm 2010 ư c thu nh n vào các ngày 2/1/2010, 3/2/2010 và 6/2/2011 Trang 2 KHÓA LU N T T NGHI P Chương 2: T NG QUAN NGHIÊN C U 2.1 Khu v c nghiên c u: Thành ph Hu là... p, GIS cung c p các ch c năng lưu tr và duy trì d li u - Phân tích không gian: là ch c năng quan tr ng nh t c a GIS nó cung c p các ch c năng như n i suy không gian, t o vùng m, ch ng l p - Hi n th k t qu : GIS có nhi u cách hi n th thông tin khác nhau Phương pháp truy n th ng b ng b ng bi u và th ư c b sung v i b n và nh ba chi u Hi n th tr c quan là m t trong nh ng kh năng áng chú ý nh t c a GIS, ... th c á khoáng, tách tuy t và mây H ng ngo i 10,4µm -12,5µm xác nh th i i m th c v t b s c, nhi t Kênh toàn s c ư c dùng 0,52µm -0,9µm mc a t và thành l p b n V i phân gi i th p và gi i ph liên t c, nh c a kênh này ư c s d ng ghép v i các kênh nh khác, t chính xác các nhi t ch ng ó o v i tư ng (Theo Climategis.com) 2.6 M t s nghiên c u có liên quan trong và ngoài nư c: Bi n ng các lo i hình s d ng trư... có th nh n di n hoàn toàn và lo i các l p ph m t y t t có m t bên trong nh v tinh Vi c phân t có thành công hay không ph n l n ph thu c vào tính h p lí c a h th ng phân lo i Mu n v y, h th ng này c n d hi u và bao g m t t c các l p ph m t ư c t có m t bên trong khu v c nghiên c u T t c các l p trong h th ng phân lo i c n nh nghĩa rõ ràng ti n cho thành l p b n tránh nh m l n và thư ng ư c nhóm theo c... MLC) ư c áp d ng khá ph bi n và ư c xem như là thu t toán chu n so sánh v i các thu t toán khác ư c s d ng trong x lý nh vi n thám (Lê Văn Trung, 2010), phương pháp này ư c các nhà phân lo i s d ng nhi u nh t trong các công trình nghiên c u th m ph (Hoàng Xuân Thành, 2006) M i pixel ư c tính xác su t thu c vào m t lo i nào ó và nó ư c ch nh gán tên lo i mà xác su t thu c vào lo i ó là l n nh t (Lê Văn . luận tốt nghiệp Ứng dụng viễn thám và GIS thành lập bản ñồ biến ñộng các loại thực phủ ñịa bàn Thành Phố Huế - Tỉnh Thừa Thiên Huế ñã ñược thực hiện từ. giá biến ñộng các loại thực phủ tại thành phố Huế - Tỉnh Thừa Thiên Huế sử dụng các công cụ viễn thám và GIS 1.2.2. Mục tiêu cụ thể: - Thành lập bản