ứng dụng ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (gis) để xác định biến động đất đai trên địa bàn huyện bình xuyên, tỉnh vĩnh phúc giai đoạn 2005 - 2010

B GIO DC V O TO TRNG I HC NễNG NGHIP H NI NGUYN C SN ứng dụng ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để xác định biến động đất đai trên địa bàn HUYệN BìNH XUYÊN, TỉNH VĩNH PhúC giai đoạn 2005-2010 LUN VN THC S NễNG NGHIP Chuyờn ngnh: Qun lý ủt ủai Mó s: 60.62.16 Ngi hng dn khoa hc: TS. Lấ MINH T H NI - 2011 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là kết quả nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam ñoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày 01 tháng 9 năm 2011 Tác giả luận văn Nguyễn ðức Sơn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Minh Tá, Trường ðại học Mỏ - ðịa chất Hà Nội người ñã hướng dẫn, giúp ñỡ rất tận tình trong thời gian tôi hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Viện Sau ñại học; Bộ môn Trắc ñịa bản ñồ và Hệ thống thông tin ñịa lý, Khoa Tài nguyên và Môi trường ñã giảng dạy, ñóng góp ý kiến, tạo ñiều kiện cho tôi học tập và hoàn thành luận văn của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn UBND huyện Bình Xuyên, Sở Tài nguyên và môi trường tỉnh Vĩnh Phúc ñã giúp ñỡ tôi trong quá trình thu thập số liệu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh ñạo Uỷ ban nhân dân thành phố Việt Trì nơi tôi công tác ñã tạo mọi ñiều kiện cho tôi học tập nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả người thân trong gia ñình và bạn bè ñã làm chỗ dựa tinh thần vững chắc cho tôi học tập và công tác. Hà Nội, ngày 01 tháng 9 năm 2011 Tác giả luận văn Nguyễn ðức Sơn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii 1. MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2 Mục ñích của ñề tài 2 1.3 Yêu cầu của ñề tài 2 1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 2 2. TỔNG QUAN 3 2.1 Cơ sở viễn thám 3 2.1.1 Khái quát về viễn thám 3 2.1.3 Giải ñoán ảnh viễn thám 12 2.1.4 Một số vệ tinh viễn thám hiện nay trên thế giới 18 2.2 Hệ thống thông tin ñịa lý 24 2.2.1 Khái quát về hệ thống thông tin ñịa lý 24 2.2.2 Các thành phần của GIS 25 2.2.3 Chức năng của GIS 30 2.3 Tổng quan về tình hình nghiên cứu và triển khai ứng dụng trên thế giới và ở Việt Nam 33 2.3.1 Trên thế giới 33 2.3.2 Tại Việt Nam 33 2.4 Khái quát về biến ñộng sử dụng ñất 35 2.4.1 Những vấn ñề chung về biến ñộng sử dụng ñất 35 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… iv 2.4.2 Các phương pháp thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất 37 2.4.3 So sánh các phương pháp thành lập bản ñồ biến ñộng 46 3. ðỐI TƯỢNG, ðỊA ðIỂM, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 48 3.1 ðối tượng nghiên cứu 48 3.2 ðịa ñiểm nghiên cứu 48 3.3 Nội dung nghiên cứu 48 3.3.1 Xây dựng khóa giải ñoán ảnh 48 3.3.2 Xây dựng bản ñồ hiện trạng sử dụng một số loại ñất huyện Bình Xuyên năm 2005 và năm 2010 dựa trên tư liệu ảnh SPOT tại hai thời ñiểm bay chụp năm 2005 và năm 2010 48 3.3.3 ðánh giá ñộ chính xác của bản ñồ hiện trạng sử dụng một số loại ñất ñược xây dựng từ ảnh viễn thám với số liệu thu thập ñược 48 3.3.4 Sử dụng công nghệ GIS ñể xây dựng lập bản ñồ biến ñộng một số loại ñất huyện Bình Xuyên giai ñoạn 2005 – 2010 và xác ñịnh biến ñộng một số loại ñất trên ñịa bàn nghiên cứu 48 3.4 Phương pháp nghiên cứu 48 3.4.1 Phương pháp chọn ñối tượng ảnh nghiên cứu 48 3.4.2 Phương pháp ñiều tra, thu thập số liệu sơ cấp và thứ cấp 49 3.4.3 Phương pháp kế thừa các tư liệu có sẵn 49 3.4.4 Phương pháp thống kê xử lý số liệu 49 3.4.5 Phương pháp ñiều tra, khảo sát thực tế cơ sở 49 3.4.6 Phương pháp giải ñoán ảnh bằng mắt và bằng xử lý số 49 3.4.6 Phương pháp trình bày bản ñồ bằng phần mềm Microsation 50 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51 4.1 ðiều kiện tự nhiên - kinh tế xã hội 51 4.1.1 ðiều kiện tự nhiên 51 4.1.2 ðiều kiện kinh tế - xã hội 52 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… v 4.2 Hiện trạng sử dụng ñất 53 4.3 Thu thập dữ liệu 55 4.3.1 Dữ liệu viễn thám 55 4.3.2 Dữ liệu khác 57 4.4 Các bước xử lý ảnh 57 4.4.1 Nhập ảnh 57 4.4.2 Tăng cường chất lượng ảnh 57 4.4.3 Nắn chỉnh hình học và cắt ảnh theo ñịa giới hành chính 59 4.4.4 Xây dựng các khoá giải ñoán ảnh 74 4.4.5 Xây dựng bản ñồ hiện trạng sử dụng một số loại ñất năm 2005 và 2010 từ ảnh vệ tinh và các số liệu sẵn có 76 4.5 Xây dựng bản ñồ biến ñộng một số loại ñất giai ñoạn 2005 – 2010 80 4.6 ðánh giá ñộ chính xác kết quả thành lập bản ñồ bằng ảnh vệ tinh 85 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 89 5.1 Kết luận 89 5.2 ðề nghị 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… vi DANH MỤC CÁC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Bảng so sánh hai phương pháp giải ñoán ảnh viễn thám 17 2.2 Các kênh phổ của MSS 19 2.3 Các thông số kỹ thuật của bộ cảm TM 19 2.4 Các ñặc tính của vệ tinh Quickbird 20 2.5 Các ñặc tính của vệ tinh SPOT 24 4.1 Hiện trạng sử dụng ñất huyện Bình Xuyên năm 2010 54 4.2 Các ñiểm khống chế dùng nắn ảnh 2005 64 4.3 Bảng sai số RMS sau khi nắn ảnh 2005 66 4.4 Các ñiểm khống chế dùng nắn ảnh 2010 theo ảnh năm 2005 71 4.5 Phân loại các loại hình sử dụng ñất 74 4.6 Khóa giải ñoán ảnh vệ tinh khu vực nghiên cứu 75 4.7 Bảng thống kê diện tích một số loại ñất huyện Bình Xuyên năm 2005… 77 4.8 Bảng thống kê diện tích một số loại ñất năm 2010 78 4.9 Biến ñộng các loại ñất giai ñoạn 2005 – 2010 81 4.10 So sánh diện tích một số loại ñất năm 2005 và năm 2010 84 4.11 Chênh lệch giữa diện tích giải ñoán ảnh và diện tích thống kê 86 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… vii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 2.1 Nguyên lý viễn thám vệ tinh 3 2.2 Nguyên lý viễn thám vệ tinh quang học 3 2.3. ðặc tính phản xạ phổ của một số ñối tượng tự nhiên 6 2.4. ðặc tính phản xạ phổ của thực vật 7 2.5. ðặc tính hấp thụ của lá cây và của nước 7 2.6. Khả năng phản xạ và hấp thụ của nước 8 2.7. ðặc tính phản xạ phổ của một số loại ñất 9 2.8 ðặc tính phản xạ phổ của một số ñối tượng chính trong ñô thị 10 2.9 ðộ phân giải không gian 11 2.10 Dải bay của vệ tinh SPOT 21 2.11 Các thế hệ vệ tinh SPOT 22 2.12 Hoạt ñộng của hệ thống vệ tinh SPOT 23 2.13 Khả năng chụp lặp lại của vệ tinh SPOT 23 2.14 Một bản ñồ GIS sẽ là tổng hợp của rất nhiều lớp thông tin khác nhau 25 2.15 Các thành phần của GIS 26 2.16 Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp so sánh sau phân loại 37 2.17 Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp phân loại trực tiếp ảnh ña thời gian 38 2.18 Véc tơ thay ñổi phổ 39 2.19 Thuật toán phân tích véc tơ thay ñổi phổ 39 2.20 Thành lập bản ñồ biến ñộng sử dụng ñất bằng phương pháp mạng nhị phân 43 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… viii 2.21 Thành lập bản ñồ biến ñộng bằng phương pháp cộng màu trên một kênh ảnh 45 4.1 Biểu ñồ cơ cấu sử dụng ñất huyện Bình Xuyên năm 2010 55 4.2 Ảnh SPOT năm 2005 56 4.3 Ảnh SPOT năm 2010 56 4.4 Ảnh SPOT năm 2005 trước khi ñược nắn 61 4.5 Thực hiện nắn ảnh SPOT năm 2005 theo bản ñồ trên Envi 62 4.6 Lựa chọn thông số ñể nắn ảnh trên Envi 63 4.7 Bảng nhập toạ ñộ các ñiểm khống chế ñể nắn ảnh 63 4.8 Các ñiểm khống chế ñể nắn thể hiện trên ảnh 2005 65 4.9 Lựa chọn phương pháp tái chia mẫu 66 4.10 Ảnh năm 2005 ñược cắt theo ñịa giới hành chính huyện Bình Xuyên 68 4.11 Ảnh năm 2010 cần nắn và ảnh năm 2005 dùng ñể tham chiếu cùng ñược mở trên Envi 69 4.12 Phương pháp nắn ảnh theo ảnh 70 4.13 Lựa chọn ảnh tham chiếu và ảnh nắn 70 4.14 Bảng nhập toạ ñộ các ñiểm khống chế ñể nắn ảnh 71 4.15 Các ñiểm khống chế dùng nắn ảnh 2010 theo ảnh năm 2005 và sai số trung bình RSM của chúng 72 4.16 Ảnh năm 2010 ñược cắt theo ñịa giới hành chính huyện Bình Xuyên 73 [...]... i - Lu n vn th c s khoa h c nụng nghi p 1 ng d ng nh vi n thỏm v h th ng thụng tin ủ a lý (GIS) ủ xỏc ủ nh bi n ủ ng ủ t ủai trờn ủ a bn huy n Bỡnh Xuyờn, t nh Vnh Phỳc giai ủo n 2005 - 2010 1.2 M c ủớch c a ủ ti - ỏnh giỏ bi n ủ ng ủ t ủai trờn c s tớch h p nh vi n thỏm v h th ng thụng tin ủ a lý (GIS) 1.3 Yờu c u c a ủ ti - Trờn c s s d ng nh v tinh SPOT xõy d ng b n ủ s d ng ủ t nm 2005 v nm 2010. .. i ủi u v - Cú s hi u bi t v nh ph c b ng m t h p t t hn - Cú th phõn tớch ủ c cỏc thụng tin phõn b khụng gian Nh c ủi m - T n th i gian - ũi h i ng i cú hi u bi t, kinh nghi m ủ ủi u v - K t qu thu ủ c khụng ủ ng nh t - Th i gian x lý ng n - K t qu x lý ủ c chu n hoỏ Gi i ủoỏn nh - Chi t xu t ủ c cỏc ủ c tớnh b ng cụng v t lý ngh s - Nng su t cao, cú th ủo ủ c cỏc ch s ủ c trng t nhiờn - R t khú... 2,44m ủ n 2,88m tng ng Cỏc bng nh en tr ng (pan): 450 - 900 nm Lam (blue): 450 - 520 nm L c (green): 520 - 600 nm (red): 630 - 690 nm C n h ng ngo i ( NIR): 760 - 900 nm Tr ng i h c Nụng nghi p H N i - Lu n vn th c s khoa h c nụng nghi p 20 2.1.4.3 V tinh SPOT H th ng v tinh SPOT c a Phỏp ủ c tri n khai thi t k ch t o t nh ng nm 1977 V tinh SPOT -1 ủ c ủa lờn qu ủ o t nm 1986 cú tr ng l ng 1750 kg... Pixel Chuy n ủ ng c a v tinh SPOT -1 ủ ng b v i chuy n ủ ng quay c a trỏi ủ t, b m t c a trỏi ủ t ủ c quột l i trờn cựng m t ủ a hỡnh sau 26 ngy [3] Hỡnh 2.10 D i bay c a v tinh SPOT Tr ng i h c Nụng nghi p H N i - Lu n vn th c s khoa h c nụng nghi p 21 Cỏc v tinh SPOT -2 , SPOT -3 , SPOT -4 cú cỏc thụng s nh SPOT -1 ủ c ủa lờn qu ủ o vo cỏc nm 1990, 1994, 1998 trong ủú SPOT -3 cú thi t h i khụng thnh... qu ủ o 20m MS -3 cao 60 km 270 822 km 60 km 270 822 km 10m MS 2.2 H th ng thụng tin ủ a lý 2.2.1 Khỏi quỏt v h th ng thụng tin ủ a lý H th ng thụng tin ủ a lý (GIS) l m t t p cỏc cụng c ủ thu th p, lu tr , tỡm ki m, bi n ủ i v hi n th cỏc d li u khụng gian t th gi i th c nh m ph c v th c hi n m c ủớch c th ú l h th ng th hi n cỏc ủ i t ng t th gi i th c thụng qua:[6] - V trớ ủ a lý c a ủ i t ng... 2005 v nm 2010 - N m ủ c tỡnh hỡnh qu n lý v s d ng ủ t ủai trờn ủ a bn nghiờn c u giai ủo n 200 5- 2010 1.4 í ngha khoa h c v th c ti n c a ủ ti - Kh ng ủ nh tớnh u vi t c a vi c s d ng nh vi n thỏm v GIS trong cụng tỏc xỏc ủ nh bi n ủ ng ủ t ủai c p huy n - a ra cỏc quy trỡnh k thu t c th ủ ủỏnh giỏ bi n ủ ng m t s lo i ủ t c a huy n Bỡnh Xuyờn, t nh Vnh Phỳc Tr ng i h c Nụng nghi p H N i - Lu n vn th... yếu ảnh hởng đến phản xạ phổ của đất l cấu trúc bề mặt của đất, độ ẩm của đất, hợp chất hữu cơ, vô cơ Hỡnh 2.7 c tớnh ph n x ph c a m t s lo i ủ t Nh trên đ nói có nhiều yếu tố ảnh hởng 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, h m lợng chất hữu cơ v ô xít sắt l những yếu tố quan trọng Vùng phản xạ v bức xạ phổ có thể sử dụng để. .. ủi u v - Chi t xu t ớt thụng tin v b i c nh - K t qu phõn tớch cỏc thụng tin kộm Trong ph m vi c a ủ ti, v i ti li u 2 nh SPOT 4 ủ phõn gi i 20m ch p khu v c nghiờn c u nờn khi th c hi n cụng vi c gi i ủoỏn nh tụi ch n phng phỏp gi i ủoỏn nh b ng m t v x lý s Tr ng i h c Nụng nghi p H N i - Lu n vn th c s khoa h c nụng nghi p 17 2.1.4 M t s v tinh vi n thỏm hi n nay trờn th gi i 2.1.4.1 V tinh Landsat... yếu tố quan trọng Vùng phản xạ v bức xạ phổ có thể sử dụng để ghi nhận thông tin hữu ích về đất còn hình ảnh ở hai vùng phổ n y l dấu hiệu để đoán đọc điều vẽ các đặc tính của đất Một điểm quan trọng cần lu ý l mặc dù biên độ đồ thị khả năng phản xạ phổ của các loại đất có thể khác xa nhau nhng nhìn chung những khác nhau n y ổn định ở nhiều dải sóng khác nhau Đối với thực vật chúng ta phải nhờ khả... c a h th ng v tinh SPOT Hỡnh 2.13 Kh nng ch p l p l i c a v tinh SPOT Tr ng i h c Nụng nghi p H N i - Lu n vn th c s khoa h c nụng nghi p 23 Cỏc thụng s chớnh c a h th ng SPOT theo b ng 2.5 B ng 2.5 Cỏc ủ c tớnh c a v tinh SPOT H th ng Nm S Pixel trờn phúng ủ ng quột l n r ng Gúc Pixel th c bng nghiờng ủ a GSD quột tr c quang SPOT -1 1986 6000 pan 10m Pan -2 1990 3000 MS 1998 SPOT -5 2002 12000 . NGUYN C SN ứng dụng ảnh viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để xác định biến động đất đai trên địa bàn HUYệN BìNH XUYÊN, TỉNH VĩNH PhúC giai đoạn 200 5- 2010 LUN VN THC. Nội - Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………… 2 Ứng dụng ảnh viễn thám và hệ thống thông tin ñịa lý (GIS) ñể xác ñịnh biến ñộng ñất ñai trên ñịa bàn huyện Bình Xuyên, tỉnh Vĩnh Phúc. Vĩnh Phúc giai ñoạn 2005 - 2010 1.2 Mục ñích của ñề tài - ðánh giá biến ñộng ñất ñai trên cơ sở tích hợp ảnh viễn thám và hệ thống thông tin ñịa lý (GIS). 1.3 Yêu cầu của ñề tài - Trên cơ