Theo Schowengerdt, Robert A 2007, Viễn thám được định nghĩa như là phép đo lường các thuộc tính của đối tượng trên bề mặt trái đất sử dụng dữ liệu thu được từ máy bay và vệ tinh.. Theo J
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VIỆN QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
Trang 2MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 3
NỘI DUNG 5
I Tổng quan về Công nghệ Viễn thám và Hệ thống định vị toàn cầu GPS 5
1 Tổng quan về Viễn thám 5
1.1 Khái niệm Viễn thám 5
1.2 Nguyên lý hoạt động 5
1.3 Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên 7
2 Tổng quan về Hệ thống định vị toàn cầu (GPS) 8
2.1 Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống GPS 8
2.1.1 Lịch sử hình thành hệ thống GPS 8
2.1.2 Quá trình phát triển hệ thống GPS 9
2.2 Cấu trúc, thành phần cấu tạo hệ thống GPS 10
2.2.1 Phần không gian (space segment) 10
2.2.2 Phần điều khiển (control segment) 11
2.2.3 Phần người sử dụng (user segment) 12
2.3 Nguyên lý hoạt động và tình hình ứng dụng hệ thống GPS 12
2.3.1 Nguyên lý hoạt động của GPS 12
2.3.2 Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS 12
II KHU VỰC ĐÁNH GIÁ (Huyện Vân hồ - Tỉnh Sơn La) 13
1 Vị trí địa lý 13
2 Địa hình 15
3 Dân số 15
4 Tài nguyên đất đai 16
III VAI TRÒ CỦA CÔNG NGHỆ VIỄN THÁM VÀ GPS TRONG CÔNG TÁC QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI TẠI HUYỆN VÂN HỒ, TỈNH SƠN LA 17
1 Hiện chỉnh bản đồ bằng tư liệu viễn thám 18
2 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất bằng công nghệ viễn thám và GPS 19
3 Phần mềm giải đoán ảnh viễn thám ENVI 20
KẾT LUẬN 22
Công nghệ thực phẩm
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Đất đai là nguồn tài nguyên thiên nhiên vô cùng quý giá đối với mỗi quốc gia,
là điều kiện tồn tại và phát triển của con người cùng các sinh vật khác trên trái đất Ngay phần mở đầu của Luật đất đai 1993 nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam có ghi: “Đất đai là tài nguyên quốc gia vô cùng quý giá, là tư liệu sản xuất đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địa bàn phân bổ các khu dân cư, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hóa, xã hội, an ninh và quốc phòng Trải qua nhiều thế hệ nhân dân ta đã tốn bao công sức, xương máu mới tạo lập, bảo
vệ được vốn đất đai như ngày nay”
Hiện tại và trong tương lai công nghệ thông tin phát triển mạnh, nó cho phép ta
sử dụng để giải quyết các vấn đề phức tạp của kinh tế - xã hội và đây cũng là yêu cầu tất yếu đặt ra Để đáp ứng và khai thác tốt phương pháp tiên tiến này trong ngành Quản lý đất đai thì yêu cầu cốt lõi đặt ra là phải có sự đổi mới mạnh mẽ trong tổ chức cũng như chất lượng thông tin
Thông tin đất giữ vai trò quan trọng trong công tác quản lý đất đai, nó là cơ sở cho việc đề xuất các chính sách phù hợp và lập ra các kế hoạch hợp lý nhất cho các nhà quản lý phân bổ sử dụng đất cũng như trong việc ra các quyết định liên quan đến đầu tư và phát triển nhằm khai khác hợp lý nhất đối với tài nguyên đất đai Theo BINNS “Hiểu biết đúng đắn các nguồn tài nguyên thiên nhiên cùng với sự mô tả và ghi chép chính xác các tri thức đó là yêu cầu cần thiết trước tiên đối với việc sử dụng hợp lý và bảo tồn chúng một cách tốt nhất (Land Information Management)”
Hiện nay, Nước ta đang trong công cuộc đổi mới, chúng ta tiến hành công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, nền kinh tế chuyển sang nền kinh tế hàng hóa nhiều thành phần phát triển theo cơ chế thị trường có sự quản lý của nhà nước kéo theo nhu cầu đất đai của các ngành ngày càng tăng lên một cách nhanh chóng, bên cạnh đó tình hình sử dụng đất của các địa phương trong cả nước cũng ngày một đa dạng và phức tạp Vậy nên ngành quản lý đất đai buộc phải có những thông tin, dữ liệu về tài nguyên đất một cách chính xác đầy đủ cùng với sự tổ chức sắp xếp và
Công nghệ thực phẩm
Trang 4quản lý một cách khoa học chặt chẽ thì mới có thế sử dụng chúng một cách hiệu quả cho nhiều mục đích khác nhau phục vụ việc khai thác, quản lý và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên đất gắn liền với quan điểm sinh thái bền vững và bảo vệ môi trường
Xuất phát từ thực tế trên, được sự nhất trí của Giáo viên bộ môn, em tiến hành
nghiên cứu đề tài tiểu luận sau: “Đánh giá vai trò của công nghệ viễn thám và GPS trong công tác quản lý đất đai tại huyện Vân hồ, tỉnh Sơn la”
Công nghệ thực phẩm
Trang 5NỘI DUNG
I Tổng quan về Công nghệ Viễn thám và Hệ thống định vị toàn cầu GPS
1 Tổng quan về Viễn thám
1.1 Khái niệm Viễn thám
Tên sử dụng tiếng việt là Viễn thám (Remote Sensing) là công nghệ ứng dụng sóng điện từ để chuyển tải thông tin từ vật cần nghiên cứu tới thiết bị thu nhận thông tin cũng như công nghệ xử lý để các thông tin thu nhận có ý nghĩa 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"
Theo Schowengerdt, Robert A (2007), Viễn thám được định nghĩa như là phép
đo lường các thuộc tính của đối tượng trên bề mặt trái đất sử dụng dữ liệu thu được
từ máy bay và vệ tinh
Theo Barret và Curtis (1976), Viễn thám là quan sát về một đối tượng bằng một phương tiện cách xa vật trên một khoảng cách nhất định
Theo Janes B.Capbell (1996), 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)
Theo Lê Văn Trung (2010), Viễn thám được định nghĩa như là một khoa học nghiên cứu các phương pháp thu nhận, đo lường và phân tích thông tin của đối tượng (vật thể) mà không có những tiếp xúc trực tiếp với chúng
Trang 6Sóng điện từ và khí quyển (B) – khi năng lượng truyền từ nguồn phát đến đối tượng, nó sẽ đi và tương tác với khí quyển mà nó đi qua Sự tương tác này có thể xáy ra lần thứ 2 khi năng lượng truyền từ đối tượng tới bộ cảm biến
Sự tương tác với đối tượng (C) - một khi năng lượng gặp đối tượng sau khi xuyên qua khí quyển, nó tương tác với đối tượng Phụ thuộc vào đặc tính của đối tượng và song điện từ mà năng lượng phản xạ của đối tượng có sự khác nhau
Hình 1 Nguyên lý hoạt động của viễn thám
Việc ghi năng lượng của bộ cảm biến (D) – sau khi năng lượng bị tán xạ hoặc phát xạ từ đối tượng, một bộ cảm biến để thu nhận và ghi lại song điện từ
Sự truyền tải, nhận và xử lý (E) – năng lượng được ghi nhận bởi bộ cảm biến phải được truyền tải đến một trạm thu nhận và xử lý Năng lượng được truyền đi thường ở dạng điện Trạm thu nhận sẽ xử lý năng lượng này để tọa ra ảnh dưới dạng hardcopy hoặc là số
Sự giải đoán và phân tích (F) - ảnh được xử lý ở trạm thu nhận sẽ được giải đoán trực quan hoặc được phân loại bằng máy để tách thông tin về đối tượng Ứng dụng (G) – đây là thành phần cuối cùng trong quy trình xử lý của công nghệ RS Thông tin sau khi được tách ra từ ảnh có thể được ứng dụng để hiểu tốt hơn về đối tượng, khám phá một vài thông tin mới hoặc hỗ trợ cho việc giải quyết một vấn đề cụ thể
Công nghệ thực phẩm
Trang 71.3 Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên
Các đối tượng tự nhiên bao gồm tất cả các đối tượng thuộc lớp phủ bề mặt Trái Đất, các đối tượng tự nhiên trên mặt đất rất đa dạng và phức tạp Đặc tính phản xạ phổ của các nhóm đối tượng phụ thuộc vào các bước sóng và thường chia ra làm 3 nhóm đối tượng chính:
Nhóm lớp phủ thực vật có quy luật chung: phản xạ mạnh ở vùng sóng xanh (510 – 575nm) và hồng ngoại gần (>720nm), hấp thụ mạnh ở vùng sóng xanh tím (390 – 480nm) và sóng đỏ (680 – 720nm)
Nhóm đối tượng đất: khả băng phản xạ phổ tăng theo độ dài bước sóng đặc biệt
là vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại
Nhóm đối tượng nước: khả năng phản xạ phổ của nước phụ thuộc vào tính chất nước, hàm lượng các vật chất lơ lửng, nước bẩn chứa nhiều tạp chất phản xạ mạnh hơn so với nước sạch nhất là ở vùng sóng đỏ Nước chỉ phản xạ mạnh ở vùng sóng ngắn xanh chàm, yếu dần khi sang vùng xanh lục và triệt tiêu ở cuối dải sóng đỏ
Trong các nhóm chính lại có thể chia ra thành các nhóm nhỏ hơn, tùy theo mức
độ yêu cầu nghiên cứu Ví dụ: trong nhóm đối tượng thực vật có thể chia ra nhóm thực vật tự nhiên và nhân tác; trong nhóm thực vật tự nhiên lại có thể chia ra thành rừng lá rộng, rừng lá kim hay rừng hỗn giao tre nứa và cây lá rộng, rừng ngập mặn
Trong nhóm đất có thể chia ra theo mục đích sử dụng: đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất ở (thành phố, làng mạc), đất trống (bãi cát, núi đá),… Nhóm nước chia
ra nhóm nước lục địa (sông suối, ao hồ) và nước biển (ven bờ và xa bờ) Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng trên bề mặt trái đất là thông tin quan trọng nhất trong viễn thám Do các thông tin viễn thám có liên quan trực tiếp đến năng lượng phản
xạ từ các đối tượng nên việc nghiên cứu các đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng
tự nhiên đóng vai trò quan trọng đối với việc ứng dụng hiệu quả phương pháp viễn thám
Công nghệ thực phẩm
Trang 8Đặc trưng phản xạ phổ của đối tượng tự nhiên phụ thuộc vào điều kiện chiếu sáng, môi trường khí quyển, bề mặt đối tượng cũng như bản thân đối tượng
Khả năng phản xạ phổ của đối tượng phụ thuộc vào bản chất của đối tượng, trạng thái và độ nhẵn bề mặt của đối tượng, màu sắc của đối tượng,… Khả năng phản xạ phổ của đối tượng được chụp ảnh còn phụ thuộc vào trạng thái khí quyển
và các mùa trong năm Trong thực tế, các giá trị phổ của các đối tượng khác nhau, của một nhóm đối tượng cũng rất khác nhau, song về cơ bản chúng dao động quanh giá trị trung bình Nguyên tắccơ bản để phân biệt các đối tượng lớp phủ mặt đất trên ảnh vệ tinh là dựa vào sự khác biệt về đặc tính phản xạ của chúng trên các kênh phổ
Hình 2 Đặc điểm phổ phản xạ của các nhóm đối tượng tự nhiên chính
2 Tổng quan về Hệ thống định vị toàn cầu (GPS)
2.1 Lịch sử hình thành và phát triển hệ thống GPS
2.1.1 Lịch sử hình thành hệ thống GPS
Từ thời xa xưa, con người đã sử dụng thiên văn, la bàn và bản đồ để xác định
vị trí và tìm đường trong các chuyến thám hiểm khai phá các miền đất lạ Tuy nhiên phải đến năm 1995, khi các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu GPS của Mỹ và GLONASS của Nga chính thức đi vào hoạt động, nhu cầu định vị dẫn đường mới được giải quyết một cách cơ bản
Công nghệ thực phẩm
Trang 9Ngoài mục tiêu quân sự như ý tưởng thiết kế ban đầu, các hệ thống vệ tinh định
vị đã được ứng dụng rộng rãi và hiệu quả trong nhiều lĩnh vực dân sự Ngày nay, công nghệ định vị toàn cầu đã trở thành một ngành công nghiệp có doanh số hàng chục tỷ USD/năm và đang được phát triển mạnh mẽ
Hình 3 Hệ thống GPS
2.1.2 Quá trình phát triển hệ thống GPS
Vệ tinh GPS đầu tiên được phóng năm 1978
Ngày 26/4 1980 phóng vệ tinh GPS đầu tiên thực hiện những bộ cảm ứng Hệ thống phát hiện tiếng nổ hạt nhân hoạt động tổng hợp (Integrated Operational Nucluear Detonation Detection System (IONDS) sensors)
Ngày 14/7/1983 phóng vệ tinh GPS đầu tiên thực hiện hệ thống dò tìm tiếng nổ hạt nhân (NDS) mới hơn
Ngày 1990-1991 GPS được các lực lượng liên minh dùng lần đầu tiên trong điều kiện chiến tranh trong Chiến tranh Vịnh Ba Tư Sử dụng GPS cho Bão Sa Mạc Hoạt Động (Operation Desert Storm) chúng minh là cách sử dụng chiến thuật thành công đầu tiên của công nghệ không gian trong giới hạn thiết trí hoạt động
* Hoàn chỉnh đầy đủ 24 vệ tinh vào năm 1994
* Mỗi vệ tinh được làm để hoạt động tối đa là 10 năm
* Vệ tinh GPS có trọng lượng khoảng 1500 kg và dài khoảng 5m với các tấm năng lượng Mặt Trời mở rộng 7 m²
Công nghệ thực phẩm
Trang 10* Công suất phát bằng hoặc dưới 50 watts
Các nước trong Liên minh châu Âu cũng đang xây dựng Hệ thống định vị Galileo, có tính năng giống như GPS của Hoa Kỳ, dự tính sẽ bắt đầu hoạt động năm 2011-2012
2.2 Cấu trúc, thành phần cấu tạo hệ thống GPS
Hệ thống định vị toàn cầu GPS được cấu tạo thành 3 phần:
Hình 4 Thành phần hệ thống GPS
2.2.1 Phần không gian (space segment)
Phần không gian của GPS bao gồm 24 vệ tinh nhân tạo (được gọi là satellite vehicle, tính đến thời điểm 1995) Quỹ đạo chuyển động của vệ tinh nhân tạo xung quanh trái đất là quỹ đạo tròn, 24 vệ tinh nhân tạo chuyển động trong 6 mặt phẳng quỹ đạo Mặt phẳng quỹ đạo vệ tinh GPS nghiêng so với mặt phẳng xích đạo một góc 55 độ
Từ khi phóng vệ tinh GPS đầu tiên được phóng vào năm 1978, đến nay đã có bốn thế hệ vệ tinh khác nhau Thế hệ đầu tiên là vệ tinh Block I, thế hệ thứ hai là
Công nghệ thực phẩm
Trang 11Block II, thế hệ thứ ba là Block IIA và thế hệ gần đây nhất là Block IIR Thế hệ cuối của vệ tinh Block IIR được gọi là Block IIR-M Những vệ tinh thế hệ sau được trang
bị thiết bị hiện đại hơn, có độ tin cậy cao hơn, thời gian hoạt động lâu hơn Vệ tinh thế hệ đầu Block I Vệ tinh đầu tiên của thế hệ mới Block IIR-M1 (mới được phóng vào tháng 12 năm 2005)
Hình 5 Chuyển động của vệ tinh nhân tạo xung quanh Trái đất
2.2.2 Phần điều khiển (control segment)
Phần điều khiển là để duy trì hoạt động của toàn bộ hệ thống GPS cũng như hiệu chỉnh tín hiệu thông tin của vệ tinh hệ thống GPS Phần điều khiển có 5 trạm quan sát có nhiệm vụ như sau
Có một trạm điều khiển chính (Master Control Station) ở Colorado Springs bang Colarado của Mỹ và 4 trạm giám sát (monitor stations) và ba trạm ăng ten mặt đất dùng để cung cấp dữ liệu cho các vệ tinh GPS Gần đây có thêm một trạm phụ ở Cape Cañaveral (bang Florida, Mỹ) và một mạng quân sự phụ (NIMA) được sử dụng
để đánh giá đặt tính và dữ liệu thời gian thực
Công nghệ thực phẩm
Trang 122.2.3 Phần người sử dụng (user segment)
Phần người sử dụng là khu vực có phủ sóng mà người sử dụng dùng ăng ten và máy thu thu tín hiệu từ vệ tinh và có được thông tin vị trí, thời gian và vận tốc di chuyển Để có thể thu được vị trí, ở phần người sử dụng cần có ăng ten và máy thu GPS (GPS receivers)
2.3 Nguyên lý hoạt động và tình hình ứng dụng hệ thống GPS
2.3.1 Nguyên lý hoạt động của GPS
Các vệ tinh GPS bay vòng quanh Trái Đất hai lần trong một ngày theo một quỹ đạo rất chính xác và phát tín hiệu có thông tin xuống Trái Đất Các máy thu GPS nhận thông tin này và bằng phép tính lượng giác tính được chính xác vị trí của người dùng Về bản chất máy thu GPS so sánh thời gian tín hiệu được phát đi từ vệ tinh với thời gian nhận được chúng Sai lệch về thời gian cho biết máy thu GPS ở cách
vệ tinh bao xa Rồi với nhiều quãng cách đo được tới nhiều vệ tinh máy thu có thể tính được vị trí của người dùng và hiển thị lên bản đồ điện tử của máy
Máy thu phải nhận được tín hiệu của ít nhất ba vệ tinh để tính ra vị trí hai chiều (kinh độ và vĩ độ) và để theo dõi được chuyển động Khi nhận được tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh thì máy thu có thể tính được vị trí ba chiều (kinh độ, vĩ độ và độ cao) Một khi vị trí người dùng đã tính được thì máy thu GPS có thể tính các thông tin khác, như tốc độ, hướng chuyển động, bám sát di chuyển, khoảng hành trình, quãng cách tới điểm đến, thời gian Mặt Trời mọc, lặn và nhiều thứ khác nữa
2.3.2 Ứng dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS
Mục đích sử dụng ban đầu của GPS dùng trong lĩnh vực quân sự (chế tạo ra các loại tên lửa thông minh), nhưng ngày nay hệ thống GPS ngày càng được ứng dụng rộng rãi
Dựa vào tính năng chính xác của GPS để thiết lập các bản đồ, khảo sát các công trình, tuyến kênh, tuyến đường, xác định vị trí chính xác của các trụ điện, đường dây
Công nghệ thực phẩm