Ứng dụng Công nghệ GIS và Viễn thám để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất phục vụ công tác kiểm kê đất

MỤC LỤCLỜI CẢM ƠN1MỤC LỤC2DANH MỤC HÌNH5LỜI NÓI ĐẦU1CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU31.1. Tổng quan về viễn thám31.1.1. Khái niệm viễn thám31.1.2. Nguyên lý hoạt động của viễn thám:41.1.3. Những ưu thế của phương pháp Viễn thám61.1.4. Ứng dụng của viễn thám71.2. Tổng quan về GIS81.2.1. Khái niệm về GIS81.2.2. Thành phần cơ bản của GIS91.2.3. Các chức năng của GIS111.2.4. Cấu trức dữ liệu của GIS141.3. Khái quát chung về bản đồ hiện trạng sử dụng đất161.3.1. Khái niệm161.3.2. Cơ sở toán học161.3.3. Nội dung của bản đồ hiện trạng sử dụng đất19CHƯƠNG 2. DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU222.1. Một số dữ liệu viễn thám thường dùng:222.1.1. Vệ tinh SPOT222.1.2. Vệ tinh Lansat252.1.3. Ảnh hàng không272.2.Xử lý ảnh Viễn thám292.2.1. Kĩ thuật nâng cao độ tương phản:292.2.2. Nâng cao tuyến tính độ tương phản:312.2.3. Nâng cao phi tuyến tính độ tương phản322.2.4. Nâng cao theo phép biến đổi Histogram:332.2.5. Mã hóa màu352.3. Nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh372.3.1 Nguyên lý chung382.3.2. Các phương pháp nắn ảnh số392.3.3. Lấy mẫu lại giá trị độ xám các pixel412.4. Phân loại ảnh trong viễn thám422.4.1. Khái niệm về công tác phân loại ảnh viễn thám422.4.2. Quá trình phân loại432.4.3. Một số phương pháp phân loại đa phổ44CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT PHỤC VỤ CHO VIỆC KIỂM KÊ ĐẤT ĐAI THỊ TRẤN NÚI ĐÈO HUYỆN THỦY NGUYÊN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG453.1. Khái quát về khu vực nghiên cứu453.1.1. Đặc điểm tự nhiên453.1.2. Đặc điểm kinh tế xã hội453.2. Quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực thị trấn Núi Đèo huyện Thủy Nguyên thành phổ Hải Phòng tỷ lệ 11000473.2.1. Tên bản đồ473.2.2. Mục đích thành lập473.2.3. Cơ sở toán học473.2.4. Tư liệu thành lập bản đồ473.2.5 Quy trình công nghệ493.2.6. Các bước thực hiện493.2.7. Kết quả thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực thị trấn Núi Đèo huyện Thủy Nguyên thành phố Hải Phòng50KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ66TÀI LIỆU KHAM KHẢO67

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình, em đã nhận được sự quantâm, giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các Thầy, Cô giáo trong Khoa Trắc địa –

Bản đồ trường Đại Học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội.

Em xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới Thạc sĩ : Trần Thị Ngoan đã

nhiệt tình hướng dẫn, chỉ bảo giúp đỡ em hoàn thành tốt đồ án này

Do thời gian và kinh nghiệm còn thiếu nên trong đồ án không tránhkhỏi những thiếu sót Em kính mong các thầy, cô sửa chữa, bổ sung để đồ áncủa em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội 10/10/2015

Sinh viên:

Phạm Quốc Huy

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC HÌNH 5

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tổng quan về viễn thám 3

1.1.1 Khái niệm viễn thám 3

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của viễn thám: 4

1.1.3 Những ưu thế của phương pháp Viễn thám 6

1.1.4 Ứng dụng của viễn thám 7

1.2 Tổng quan về GIS 8

1.2.1 Khái niệm về GIS 8

1.2.2 Thành phần cơ bản của GIS 9

1.2.3 Các chức năng của GIS 11

1.2.4 Cấu trức dữ liệu của GIS 14

1.3 Khái quát chung về bản đồ hiện trạng sử dụng đất 16

1.3.1 Khái niệm 16

1.3.2 Cơ sở toán học 16

1.3.3 Nội dung của bản đồ hiện trạng sử dụng đất 19

CHƯƠNG 2 DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22

2.1 Một số dữ liệu viễn thám thường dùng: 22

2.1.1 Vệ tinh SPOT 22

2.1.2 Vệ tinh Lansat 25

2.1.3 Ảnh hàng không 27

2.2.Xử lý ảnh Viễn thám 29

2.2.1 Kĩ thuật nâng cao độ tương phản: 29

2.2.2 Nâng cao tuyến tính độ tương phản: 31

2.2.3 Nâng cao phi tuyến tính độ tương phản 32

2.2.4 Nâng cao theo phép biến đổi Histogram: 33

2.2.5 Mã hóa màu 35

2.3 Nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh 37

2.3.1 Nguyên lý chung 38

2.3.2 Các phương pháp nắn ảnh số 39

2.3.3 Lấy mẫu lại giá trị độ xám các pixel 41

2.4 Phân loại ảnh trong viễn thám 42

2.4.1 Khái niệm về công tác phân loại ảnh viễn thám 42

2.4.2 Quá trình phân loại 43

2.4.3 Một số phương pháp phân loại đa phổ 44

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM THÀNH LẬP BẢN ĐỒ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐẤT PHỤC VỤ CHO VIỆC KIỂM KÊ ĐẤT ĐAI THỊ TRẤN NÚI ĐÈO HUYỆN THỦY NGUYÊN THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG 45

3.1 Khái quát về khu vực nghiên cứu 45

3.1.1 Đặc điểm tự nhiên 45

3.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội 45

3.2 Quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực thị trấn Núi Đèo huyện Thủy Nguyên thành phổ Hải Phòng tỷ lệ 1/1000 47

3.2.1 Tên bản đồ 47

3.2.2 Mục đích thành lập 47

3.2.3 Cơ sở toán học 47

3.2.4 Tư liệu thành lập bản đồ 47

3.2.5 Quy trình công nghệ 49

3.2.6 Các bước thực hiện 49

3.2.7 Kết quả thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất khu vực thị trấn Núi Đèo huyện Thủy Nguyên thành phố Hải Phòng 50

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

TÀI LIỆU KHAM KHẢO 67

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1.Ảnh chụp từ vệ tinh IKONOS của Mỹ tại lầu Năm Góc và trường Đại học

Tự Nhiên 3

Hình 2.1 Nghiên cứu viễn thám theo đa quan niệm 4

Hình 1.3 Dải sóng dùng trong viễn thám 5

Hình 1.4.Thành phần cơ bản của GIS 9

Hình 1.5 Cấu trúc dư liệu Vector và Raster 14

Hình 1.6 Mô hình Vector 15

Hình 1.7 Mô hình Raster 16

Hình 2.1 Vệ tinh SPOT và vị trí của nó trên quỹ đạo 23

Hình 2.2 Chụp lập thể vệ tinh SPOT 24

Hình 2.3 Vệ tinh Lansat 26

Hình 2.4 Histogram 30

Hình 2.5: Nâng cao tuyến tính từng phần 32

Hình 2.6: Nâng cao tỷ lệ 32

Hình 2.7 Hàm nâng cao Logarit và hàm nâng cao mũ 32

Hình 2.8 Cân bằng hoá Histogram 33

Hình 2.9 Histogram hoá 35

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý của việc trộn mầu 36

Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh 38

Hình 3.1 Ảnh spot6 khu vực TT.Núi Đèo 48

Hình 3.2 Sơ đồ quy trình công nghệ thành lập bản đồ hiện trạng 49

Hình 3.3 Cửa sổ tạo Seed file 51

Hình 3.4 Cửa sổ tạo bảng phân lớp đối tượng 51

Hình 3.5 Cửa sổ tạo ký hiệu kiểu đường 52

Hình 3.6 Cửa sổ tạo bảng màu 52

Hình 3.7 Load Phần mềm Lusmapm 53

Hình 3.8 Các thông số chạy khung 53

Hình 3.9 File cơ sở toán học(NuiDeo_cs) 54

Hình 3.10 File ranh giới (NuiDeo_rg) 55

Hình 3.11 File thủy hệ (NuiDeo_th) 55

Hình 3.12 File giao thông (NuiDeo_gt) 56

Hình 3.13 File ranh giới sử dụng đất (NuiDeo_rgsdd) 56

Hình 3.14 Hình ảnh các đối tượng kinh tế - xã hội khu vực thị trấn Núi Đèo .57

Hình 3.15 Hình ảnh chạy sửa lỗi bằng phần mềm Mrf clean 58

Hình 3.16 Hình ảnh đổ vùng bằng phần mềm eTMapGIS 58

Hình 3.17 Bản đồ nền vùng sau khi đổ vùng bằng phần mềm Etmapgis 59

Hình 3.18 Bản đồ phục vụ kiểm kê đất 59

Hình 3.19 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất 2014 thị trấn Núi Đèo 60

LỜI NÓI ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đất đai là nguồn tài nguyên quý giá của mỗi quốc gia, là tư liệu sảnxuất đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là địabàn phân bố dân cư, xây dựng các cơ sở kinh tế, văn hóa xã hội, an ninh quốcphòng Đất đai đóng một vai trò quan trọng đến sự phát triển kinh tế - xã hội

và an ninh quốc phòng của mỗi quốc gia

Trong sự phát triển của mỗi quốc gia hiện nay hoạt động của con ngườitrong việc sử dụng đất đai ngày càng phong phú và đa dạng, nguồn thông tin đấtđai ngày càng phức tạp Do đó công tác thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đấtphục vụ công tác kiểm kê đất là một trong những nhiệm vụ quan trọng hàng đầu

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở các cấp tỉnh, huyện, xã trước đây đượcthành lập chủ yếu bằng các phương pháp truyền thống, tốn rất nhiều thời gian,sức lực và kinh phí

Hiện nay sự phát triển như vũ bão của công nghệ và khoa học kỹ thuật đã tạo ranhững công cụ, biện pháp mới nhằm tăng cường hiệu quả thành lập bản đồ hiện trạng

sử dụng đất Trong đó phải kể đến sự phát triển mạnh mẽ của ngành Viễn thám vàGIS, với những ưu điểm vượt trội về mặt tiếp nhận thông tin, xử lý thông tin (đa dạng,nhanh chóng, cập nhật, chính xác…), đã tạo cơ sở cho những ứng dụng thực tiễn vàocông tác thành lập bản đồ hiện trạng

Từ những vấn đề cấp thiết của thực tế, em thực hiện đề tài: "Ứng dụng

Công nghệ GIS và Viễn thám để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất phục vụ công tác kiểm kê đất"

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GIS và Viễn thám trong việc thànhlập bản đồ hiện trạng sử dụng đất

- Số liệu phục vụ kiểm kê

3 Bố cục của đề tài:

Lời mở đầu

Chương 1: Tổng quan các vấn đề cần nghiên cứu

Chương 2: Dữ liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: thực nghiệm thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất phục vụ choviệc kiểm kê đất đai Thị trấn Núi Đèo - Huyện Thủy Nguyên - Thành Phố Hải Phòng

Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ CẦN NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về viễn thám

1.1.1 Khái niệm viễn thám

Viễn thám được định nghĩa như một ngành khoa học và công nghệ đểthu nhận thông tin về một đối tượng, một khu vực hoặc một hiện tượng thôngqua việc phân tích tư liệu thu thập được bằng các phương tiện Những phươngtiện này không có sự tiếp xúc trực tiếp với đối tượng, khu vực hoặc với hiệntượng được nghiên cứu

Về bản chất, viễn thám là công nghệ nhằm xác định và nhận biết cácđối tượng hoặc các điều kiện về môi trường thông qua các đặc trưng riêng vềphản xạ hoặc bứa xạ điện từ

Mặc dù có nhiều định nghĩa khác nhau về viễn thám nhưng mọi địnhnghĩa đều có nét chung, nhấn mạnh “ Viễn thám là khoa học thu nhận từ xacác thông tin về các đối tượng, hiện tượng trên trái đất ”

Thiết bị dùng để thu nhận sóng điện từ phản xạ hay bức xạ từ đối tượnggọi là bộ cảm

Phương tiện dùng để mang bộ cảm được gọi là vật mang Vật manggồm khí cầu, máy bay, vệ tinh, tàu vũ trụ

Hình 1.1 Một số vệ tinh viễn thám

1.1.2 Nguyên lý hoạt động của viễn thám:

Hình 1.2 Nguyên lý thu nhận ảnh viễn thám

Viễn thám nghiên cứu đối tượng bằng giải đoán và tách lọc thông tin từ

dữ liệu ảnh chụp hàng không, hoặc bằng việc giải đoán ảnh vệ tinh dạng số

Các dữ liệu dưới dạng ảnh chụp và ảnh số được thu nhận dựa trên việcghi nhận năng lượng bức xạ và sóng phản hồi phát ra từ vật thể khi khảo sát.Năng lượng phổ dưới dạng sóng điện từ, nằm trên các dải phổ khác nhau,cùng cho thông tin về một vật thể từ nhiều góc độ sẽ góp phần giải đoán đốitượng một cách chính xác hơn Các giải sóng điện từ gồm có tia gama, tia X,tia cực tím, sóng nhìn thấy, tia hồng ngoại và sóng vô tuyến Nhìn chung giảiphổ sử dụng trong viễn thám bắt đầu từ vùng cực tím (0,3 – 0,4 micromet),sóng ánh sáng ( 0,4 – 0,7 micromet), gần hồng ngoại và hồng ngoại nhiệt Cácsóng hồng ngoại ngắn, mới đây được sử dụng rộng rãi trong phân loại thạchhọc Sóng hồng ngoại nhiệt được sử dụng trong đo nhiệt, sóng micromet được

sử dụng trong kỹ thuật radar

Hình 1.3 Dải sóng dùng trong viễn thám

Nếu biết trước phổ phát xạ, phổ phản xạ (emetd/reflected) chuẩn của mộtvật thể trong phòng thí nghiệm, xác định bằng các máy đo phổ, ta có thể giảiđoán vật thể bằng cách phân tích các đường cong phổ thu được từ ảnh vệ tinh

Các phần mềm xử lý ảnh số được phát triển nhằm cho ra những thôngtin về phổ phát xạ của các vật thể hoặc các hiện tượng xảy ra trong giới hạndiện phủ của ảnh Xử lý ảnh số là kĩ thuật làm hiện rõ ảnh và tách lọc thôngtin từ các ảnh số, dựa vào các thông tin chìa khóa về phổ bức xạ phát ra

Hiện nay có rất nhiều phương pháp xử lý ảnh số được thực hiện trêncác phần mềm xử lý ảnh như: ERDAS, PCI, ENVI, ILWIS

Giải đoán tách lọc thông tin dữ liệu ảnh viễn thám được thực hiện dựa trên các cách tiếp cận khác nhau, có thể kể đến là:

- Đa phổ: Sử dụng nghiên cứu vật từ nhiều kênh phổ trong dải phổ nhìnthấy thấy đến sóng radar

- Đa nguồn dữ liệu: Dữ liệu ảnh thu nhận từ các nguồn khác nhau ởcác độ cao khác nhau như: chụp ảnh trên mặt đất, chụp trên khinh khí cầu,chụp từ máy bay trực thăng và phản lực đến các vệ tinh có người điều khiểnhoặc tự động

- Đa thời gian: Dữ liệu ảnh thu nhận vào các thời gian khác nhau.

- Đa độ phân giải: Dữ liệu ảnh có độ phân giải khác nhau về khônggian, phổ và thời gian

- Đa phương pháp: Phương pháp xử lý ảnh bằng mắt và phương pháp

xử lý ảnh bằng công nghệ số

1.1.3 Những ưu thế của phương pháp Viễn thám

- Viễn thám là một thành tựu của công nghệ tin học ứng dụng, chính vìvậy mà Viễn thám đã, đang và sẽ được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khácnhau Với những ưu thế tiện lợi mà những nguồn tư liệu và phương phápnghiên cứu thông dụng khác không thể có được

- Tính cập nhật thông tin của vùng hay toàn bộ lãnh thổ trong cùng mộtthời gian

- Tính chất phong phú của thông tin đa phổ (mutilspectral data) vớinhững dải phổ ngày càng được mở rộng

- Tính chất đa dạng của nhiều tầng, nhiều dạng thông tin ảnh hàngkhông(Spectral signatures), tín hiệu phổ hàng không (mutil type of data),toàn cảnh( sattellites image, space photographs)

- Tính chất đa dạng của tư liệu: Băng từ, phim ảnh

- Sự phát triển của các kỹ thuật và phương tiện cải tiến và nâng caochất lượng, tính năng và tạo sản phẩm của từng công đoạn xử lý thông tin(input, processing, output )

- Sự kết hợp của xử lý thông tin Viễn thám với xử lý hệ thống thôngtin địa lý (GIS), thông tin liên lạc từ vũ trụ (telecommunication) định vị theo

vệ tinh (GPS)

1.1.4 Ứng dụng của viễn thám

 Trong lĩnh vực khảo cổ học:

Lĩnh vực này sử dụng ảnh viễn thám để khoanh vùng và nghiên cứunhững yếu tố địa hình, địa mạo, tự nhiên có tác động đến sự hình thành và pháhủy của di tích, mối quan hệ của di tích với ngoại cảnh

 Trong quản lý biến đổi môi trường:

Ưu thế của viễn thám là sử dụng rất hiệu quả trong việc đo lường vàgiám sát các biến đổi về môi trường Với các ảnh vệ tinh như: Aster, NOAA-AVHRR, ảnh của RADASAT, thường được sử dụng để giám sát, bảo vệ môitrường và phòng chống thiên tai

 Trong lĩnh vực điều tra đất:

- Để thống kê và lập bản đồ sử dụng đất, điều tra giám sát trạng tháimùa màng và thảm thực vật

- Xác định và phân loại các vùng thổ nhưỡng

- Đánh giá mức độ suy thoái đất, tác hại xói mòn, theo dõi tốc độ xamạc hóa và tốc độ xâm thực bờ biển

 Trong lĩnh vực nông - lâm nghiệp:

- Sử dụng phối ảnh vệ tinh quang học và ảnh rada để thành lập bản đồloại cây trồng và để xác định vị trí diện tích khu vực cây trồng

- Xác định vùng vị thiệt hại do sâu bệnh và thiên tai

- Sử dụng ảnh chỉ số NDVI trong việc giám sát lớp phủ rừng

- Sử dụng ảnh rada và ảnh quang học để xác định vị trí và diện tích khuvực bị khai thác bất hợp pháp

 Quản lý đất đai:

- Để xác định vùng quy hoạch và việc phân bố sử dụng đất

- Thành lập bản đồ địa chính phục vụ công tác quản lý

1.2 Tổng quan về GIS

1.2.1 Khái niệm về GIS

Hệ thống thông tin địa lý - Geographic Information System(GIS) là mộtnhánh của công nghệ thông tin, đã hình thành từ những năm 60 của thế kỷtrước và phát triển rất mạnh trong những năm gần đây

GIS được sử dụng nhằm xử lý đồng bộ các lớp thông tin không gian(bản đồ) gắn với các thông tin thuộc tính, phục vụ nghiên cứu, quy hoạch vàquản lý các hoạt động theo lãnh thổ

Ngày nay, ở nhiều quốc gia trên thế giới, GIS đã trở thành công cụ trợgiúp quyết định trong hầu hết các hoạt động kinh tế-xã hội, an ninh, quốcphòng, đối phó với thảm hoạ thiên tai v.v GIS có khả năng trợ giúp các cơquan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân v.v đánhgiá được hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế-xã hộithông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp cácthông tin được gắn với một nền bản đồ số nhất quán trên cơ sở toạ độ của các

dữ liệu bản đồ đầu vào

Có nhiều định nghĩa về GIS, nhưng nói chung đã thống nhất quan niệm

chung: GIS là là một hệ tự động thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị dữ liệu

về các đối tượng, các hiện tượng, các sự kiện theo không gian và thời gian.Công nghệ GIS kết hợp các thao tác cơ sở dữ liệu thông thường (những cấutrúc hỏi đáp) và các phép phân tích thống kê, phân tích địa lý, trong đó phépphân tích địa lý và hình ảnh được cung cấp duy nhất từ các bản đồ Nhữngkhả năng này phân biệt GIS với các hệ thống thông tin khác và khiến cho Gis

có phạm vi ứng dụng rộng trong nhiều lĩnh vực khác nhau (phân tích các sựkiện, dự đoán tác động và hoạch định chiến lược)

Hệ thống thông tin địa lý là một loại hệ thông tin kiểu mới (newinfomation system) và là một công nghệ máy tính tổng hợp Từ các thông tin

bản đồ và thông tin thuộc tính lưu trữ ta có thể đễ dàng tạo ra các loại bản đồ

và các báo cáo để cung cấp một sự nhìn nhận có hệ thống và tổng thể, nhằmthu nhận và quản lý các thông tin vị trí có hiệu quả Hệ thống thông tin địa lýquản lý vị trí địa lý gắn liền với các số liệu riêng rẽ khác liên quan đến nó

GIS khác với hệ đồ hoạ máy tính đơn thuần Các hệ đồ hoạ máy tínhkhông quan tâm nhiều đến những thông tin thuộc tính phi đồ hoạ gắn liền vớicác đối tượng quản lý, các thông tin mà một thực thể địa lý chúng ta quan sátđược có thể nhận thấy rõ nó hoặc không nhìn thấy được Trong khi đó thuộctính này lại rất hữu ích trong việc phân tích dữ liệu một hệ thống đồ hoạ tốt làmột phần cơ bản của phần mềm Gis nhưng chưa đủ, nó mới chỉ là một trongcác cơ sở nền tảng cho việc phát triển công nghệ GIS

1.2.2 Thành phần cơ bản của GIS

Hình 1.4.Thành phần cơ bản của GIS

 Phần cứng:

Bao gồm hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi có khả năng thựchiện các chức năng nhập thông tin (Input), xuất thông tin (Output) và xử lýthông tin của phần mềm Hệ thống này gồm có máy chủ (server), máykhách (client), máy quét (scanner), máy in (printer) được liên kết với nhautrong mạng LAN hay Internet

- Lưu trữ, điều chỉnh, cập nhật và tổ chức các thông tin không gian

và thông tin thuộc tính

- Phân tích biến đổi thông tin trong cơ sở dữ liệu nhằm giải quyết cácbài toán tối ưu và mô hình mô phỏng không gian- thời gian

- Hiển thị và trình bày thông tin dưới các dạng khác nhau, với cácbiện pháp khác nhau

 Cơ sở dữ liệu:

GIS phải bao gồm một cơ sở dữ liệu chứa các thông tin không gian(thông tin địa lý: cặp tọa độ x,y trong hệ tọa độ phẳng hoặc địa lý) và cácthông tin thuộc tính liên kết chặt chẽ với nhau và được tổ chức theo một ý

đồ chuyên ngành nhất định Thời gian được mô tả như một kiểu thuộc tínhđặc biệt Quan hệ được biểu diễn thông qua thông tin không gian và/hoặcthuộc tính

 Con người:

Công nghệ GIS sẽ bị hạn chế nếu không có con người tham gia quản lý

hệ thống và phát triển GIS trong thực tế Người sử dụng GIS có thể là nhữngchuyên gia kĩ thuật, người thiết kế và duy trì hệ thống, hoặc những ngườidùng GIS để giải quyết nhưng vẫn đề trong công việc

 Chuyển đổi dữ liệu.

Có những trường hợp dữ liệu đòi hỏi được chuyển dạng (format) vàthao tác theo một số cách để có thể tương thích với hệ thống nhất định Trướckhi các thông tin này được liên kết với nhau, chúng phải được chuyển về cùng

một tỷ lệ (mức chính xác hoặc mức chi tiết) Đây có thể chỉ là sự chuyển dạngtạm thời cho mục đích hiển thị hoặc cố định cho yêu cầu phân tích Và GIScung cấp các công cụ cho việc thực hiện mục đích này.

 Thao tác dữ liệu.

Công nghệ GIS cung cấp nhiều công cụ cho các thao tác trên dữ liệukhông gian và cho loại bỏ dữ liệu không cần thiết Các chức năng phục vụcho mục đích sửa chữa, biên tập là các công cụ tùy chọn như: bổ sung, saochép, xóa, dịch chuyển dữ liệu Bên cạnh đó còn có các công cụ xây dựngcác cấu trúc topology và biên tập dữ liệu thuộc tính cho nó

 Quản lý dữ liệu.

Đối với những mô hình GIS nhỏ có thể lưu các dữ liệu không gian và

dữ liệu thuộc tính dưới dạng các file đơn giản Tuy nhiên, khi kích thước dữliệu trở nên lớn hơn và cấu trúc phức tạp hơn thì cách tốt nhất là sử dụng hệquản trị cơ sở dữ liệu không gian (GeoDBMS) để giúp cho việc lưu trữ, tổchức và quản lý thông tin Một GeoDBMS chỉ đơn giản là một phần mềmquản lý cơ sở dữ liệu

Trong nhiều cấu trúc GeoDBMS khác nhau, cấu trúc quan hệ trong GIS

tỏ ra hữu hiệu nhất Trong cấu trúc quan hệ, dữ liệu được lưu trữ ở dạng bảng.Các trường thuộc tính chung trong các bảng khác nhau được dùng để liên kếtcác bảng này với nhau Do linh hoạt nên cấu trúc đơn giản này được sử dụng

và triển khai khá rộng rãi trong các ứng dụng cả trong và ngoài GIS

 Hỏi đáp và phân tích không gian.

Một khi đã có hệ GIS lưu giữ các thông tin địa lý, có thể bắt đầu hỏicác câu hỏi thuộc tính và không gian đơn giản như:

- Đất trên đồi núi là đất gì?

- Tổng diện tích đất nông nghiệp là bao nhiêu?

Và các câu hỏi phân tích như:

- Tất cả các vị trí thích hợp cho xây dựng các tòa nhà mới nằm ở đâu?

- Kiểu đất ưu thế cho trồng rừng gì?

GIS cung cấp cả khả năng hỏi đáp từ đơn giản đến các công cụ phântích tinh vi để cung cấp kịp thời thông tin cho những người quản lý và phântích Các hệ GIS hiện đại có nhiều công cụ phân tích hiệu quả, trong đó cócông cụ đặc biệt để chồng xếp dữ liệu địa lý

Chồng xếp là quá trình tích hợp các thông tin khác nhau Thao tác phântích thông tin đòi hỏi một hoặc nhiều lớp dữ liệu phải được liên kết vật lý Sựchồng xếp này hay liên kết không gian có thể là sự kết hợp dữ liệu về thổnhưỡng, độ cao, độ dốc, hiện trạng lớp phủ mặt đất Để rút ra thông tin này,thao tác tính toán số học và các phép logic được vận dụng trên các lớp thôngtin khác nhau được nhập vào

Chồng xếp các dữ liệu khác nhau này được thực hiện theo một quátrình bậc thang Lớp dữ liệu cần biết thông tin của lớp dữ liệu khác sẽ đượcthực hiện thông qua phép phân tích bảng chéo (Crossing) Phép toán đượcthiết lập trên mỗi giá trị của lớp dữ liệu thứ nhất và giá trị tương ứng của lớp

dữ liệu thứ hai Việc tiến hành phép Crossing lớp dữ liệu cần biết thông tinkhác với từng lớp dữ liệu cần lấy thông tin Cuối cùng ta được thông tin tổnghợp liên quan đến dữ liệu ban đầu Do vậy, phép phân tích quan hệ khônggian này giúp làm rõ mối quan hệ giữa các đối tượng cần nghiên cứu với cácđối tượng khác

Chồng xếp được tiến hành trên cả lớp dữ liệu vector và raster Chồngxếp trên dữ liệu raster tiến hành đơn giản hơn song dung lượng lưu trữ của nólại lớn hơn dữ liệu vector rất nhiều Do vậy, việc xử lý mất nhiều thời gianhơn Còn dữ liệu vector, quá trình chồng xếp mất ít thời gian hơn và chiếmdung lượng nhỏ hơn, song độ chính xác của nó lại kém hơn so với chồng xếp

dữ liệu raster Do đó, tùy theo mục đích sử dụng và yêu cầu độ chính xác củasản phẩm đầu ra mà ta lựa chọn loại chồng xếp trên dạng dữ liệu nào

 Hiển thị.

Với nhiều thao tác trên dữ liệu địa lý, kết quả cuối cùng là hiển thị tốtnhất dưới dạng bản đồ số hoặc biểu đồ Bản đồ khá hiệu quả trong lưu trữ vàtrao đổi thông tin địa lý GIS cung cấp nhiều công cụ mới và thú vị để mởrộng tính năng nghệ thuật và tính khoa học của ngành bản đồ Bản đồ, sơ đồhiển thị có thể được kết hợp với các bản báo cáo, hình ảnh ba chiều, ảnh chụp

và các dữ liệu khác (đa phương tiện)

1.2.4 Cấu trức dữ liệu của GIS

Cấu trúc dữ liệu là cách tổ chức dữ liệu thành các file dữ liệu Thôngtin thể hiện trên bản đồ GIS có thể tổ chữ theo 2 dạng cấu trúc dữ liệu: môhình vector, mô hình raster

Hình 1.5 Cấu trúc dư liệu Vector và Raster

a Cấu trúc Vector

Cấu trúc Vector thể hiện toàn bộ thông tin thông qua các phần tử cơbản là điểm, đường, vùng và quan hệ giữa các đối tượng với nhau (hình 1.6).Trong mô hình Vector gồm:

- Thông tin về điểm, đường và vùng được mã hoá và lưu dưới dạng tậphợp các toạ độ x, y.

- Vị trí của các đối tượng điểm như lỗ khoan có thể được biểu diễn bởimột toạ đơn x, y

- Đối tượng dạng đường như đường giao thông, sông suối có thể đượclưu dưới dạng tập hợp các toạ điểm

Hình 1.6 Mô hình Vector

b Cấu trúc Raster

Cấu trúc dữ liệu Raster trong đó dữ liệu được thể hiện thành một mảnggồm các pixel và mỗi pixel đều mang giá trị của thông số đặc trưng cho đốitượng (hình 1.7) Mô hình Raster gồm:

- Yếu tố điểm: Điểm được xác định tương ứng với một pixel độc lập,trong thế giới thực điểm có thể là một ngôi nhà nằm trên vài pixel có cùnggiá trị (Raster)

- Yếu tố đường: Đường được coi là tập hợp các pixel liên tiếp với nhau

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất được thành lập trên cơ sở thiết kế kỹthuật - dự toán công trình theo quy định và quy phạm của Bộ Tài Nguyên và

1.3.2 Cơ sở toán học

a Hệ quy chiếu và hệ toạ độ

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất sử dụng Hệ Quy Chiếu và Hệ Toạ ĐộQuốc Gia VN-2000 :

Elipxoid quy chiếu WGS-84 với kích thước :

- Bán trục lớn : 6 378 137 (m)

- Độ dẹt : 1/298,26

Lưới chiếu bản đồ :

- Sử dụng lưới chiếu hình nón đồng góc với hai vỹ tuyến chuẩn 110 và

210 để thể hiện các bản đồ nền tỉ lệ 1/1000 000 cho toàn lãnh thổ Việt Nam

- Sử dụng lưới chiếu ngang đồng góc với múi chiếu 60 có hệ số điềuchỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài trên kinh tuyến trục ko = 0,9996 để thể hiệncác bản đồ nền có tỷ lệ từ 1/500 000 đến 1/25 000.

- Sử dụng lưới chiếu hình trụ ngang đồng góc với múi chiếu 30

Các hệ số điều chỉnh tỷ lệ biến dạng chiều dài ko = 0.9999 để thể hiệncác bản đồ nền cú tỷ lệ từ 1/10 000 đến 1/ 1000

b Phân mảnh bản đồ

Bản đồ hiện trạng sử dụng đất được phân mảnh dựa trên cơ sở kíchthước, hình dạng của đơn vị hành chính hoặc khu vực, thuận lợi cho thànhlập, sử dụng, nhân bản cũng như bảo quản tài liệu, kích thước của mỗi mảnhbản đồ không vượt quá khung khổ tờ giấy Ao

c Tỷ lệ bản đồ

Lựa chọn tỷ lệ bản đồ hiện trạng sử dụng đất : Dựa vào kích thước,hình dạng của đơn vị hành chính; của khu vực; đặc điểm diện tích, độ chínhxác của các yếu tố nội dung chuyên mục hiện trạng sử dụng đất phải thể hiệntrn bản đồ hiện trạng sử dụng đất

Tỷ lệ của bản đồ hiện trạng sử dụng đất được quy định trong bảng :

Dưới 120Trên 120 đến 500Trên 500 đến 3.000Trên 3.000

Cấp huyện

1: 5.0001: 10.0001: 25.000

Dưới 3.000Trên 3.000 đến 12.000Trên 12.000

Cấp tỉnh

1: 25.0001: 50.0001: 100.000

Dưới 100.000Trên 100.000 đến 350.000

Trên 350.000Vùng lãnh thổ

1: 250.000

Cả nước

1: 1.000.000

Các đơn vị hành chính thuộc khu vực đô thị, khu công nghệ cao, khu kinh

tế có mật độ các yếu tố của nội dung dày đặc thì bản đồ hiện trạng sử dụng đấtđược thành lập ở tỷ lệ lớn hơn một cấp theo quy định trên Các đơn vị hànhchính miền núi có mật độ các yếu tố nội dung thưa thớt thì bản đồ hiện trạng sửdụng đất phải được thành lập nhỏ hơn một cấp theo quy định trên

Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất phải thể hiện lưới kilômét hoặc lướikinh vỹ độ Bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ 1/25 000 và tỷ lệ lớn hơn chỉ

thể hiện lưới kilômét với kích thước ô lưới kilômét là 10cm x 10cm trên bản

đồ Bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ 1/50 000, 1/100 000, 1/250 000 và tỷ

lệ 1/1000 000 chỉ thể hiện lưới kinh vỹ độ Kích thước ô lưới kinh vỹ độ củabản đồ hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ 1/50 000 là 5’x 5’ Kích thước ô lưới kinh

vỹ độ của bản đồ hiện trạng sử dụng đất tỷ lệ 1/100 000 là 10’ x 10’ kíchthước của bản đồ, kích thước ô lưới kinh vỹ độ của bản đồ hiện trạng sử dụngđất tỷ lệ 1/250 000 là 20’x20’, kích thước của bản đồ sử dụng hiện trạng đất

tỷ lệ 1/1000 000 là 10 x 10 Trường hợp bản đồ HTSDĐ có các yếu tố nộidung quá dày đặc thì chỉ thể hiện các mắt lưới kilômét hoặc lưới kinh vỹ độbằng cỏc dấu chữ thập (+)

1.3.3 Nội dung của bản đồ hiện trạng sử dụng đất

a Nội dung của cở sở địa lý bao gồm

- Dáng đất : Thể hiện dáng đất chung của toàn khu vực và phù hợp vớicác yếu tố khác như : thuỷ hệ, giao thông, thực vật…

- Hệ thống giao thông : Thể hiện đường sắt, đường bộ và các công trìnhliên quan tới đường xá

- Thuỷ hệ và các đối tượng liên quan : thể hiện hệ thống tưới tiêu, ao

hồ, trạm bơm, hướng dòng chảy…

- Địa giới hành chính : Biên giới, địa giới hành chính của cơ quan nhànước có thẩm quyền, khi địa giới các cấp trựng nhau thì thể hiện đường địagiới cấp cao nhất

- Các điểm địa vật có tính định hướng quan trọng như : bệnh viện,trường học và các công trình kinh tế văn hoá xã hội

Tuỳ theo tỷ lệ, mục đích, yêu cầu cấp hành chính của khu vực cầnthành lập bản đồ mà các yếu tố nội dung được thể hiện ở mức độ khác nhau

b Các yếu tố nội dung hiện trạng sử dụng đất

- Khoanh đất theo hiện trạng sử dụng

- Khoanh đất theo thực trạng bề mặt.

- Ranh giới các khu vực đất theo chức năng làm khu dân cư nông thôn,

khu đô thị, khu công nghệ cao, khu kinh tế, khu du lịch và các cụng trỡnh dự

ỏn, ranh giới các nụng trường, lõm trường

- Biểu đồ cơ cấu diện tích các loại đất.

- Bảng chỉ dẫn.

Toàn bộ các loại đất được thống kê theo hiện trạng sử dụng đất và đượcchia thành 5 loại chính là : đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất chuyên dựng,đất ở và đất chưa sử dụng Tuỳ theo cấp lãnh thổ hành chính, tỷ lệ bản đồ cầnthành lập, các nhóm đất này được chia thành các loại đất cụ thể

Có 5 phương pháp thể hiện nội dung bản đồ hiện trạng sử dụng đất:

 Phương pháp ký hiệu điểm:

Đây là phương pháp đặc biệt để thể hiện vị trí của các đối tượng, hiệntượng định vị theo điểm Phương pháp này được sử dụng chủ yếu khi diệntích của đối tượng cần phản ánh quá nhỏ nếu tính theo tỷ lệ bản đồ, có khi cònnhỏ hơn cả ký hiệu bản đồ

Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất, phương pháp ký hiệu điểm dùng đểthể hiện vị trí các đơn vị hành chính, tên sông suối, thể hiện vị trí của trungtâm hành chính các cấp…

 Phương pháp ký hiệu tuyến

Phương pháp này dùng để biểu thị các đối tượng có hình dạng kéo dàithành tuyến mà độ rộng của chúng thường không thể biểu thị theo tỷ lệ bản

đồ, ví dụ như: các đường địa giới, các hệ thống sông, mạng lưới đường sắt…

 Phương pháp đường đẳng trị

Là phương pháp dùng để phản ánh các đối tượng có cùng giá trị Trongbản đồ hiện trạng sử dụng đất, phương pháp này dùng để thể hiện các đườngbình độ của địa hình.

 Phương pháp nền chất lượng

Là phương pháp biểu thị sự phân chia lãnh thổ ra những khu vực đồngnhất về mặt chất lượng theo những dấu hiệu nào đó của tự nhiên, kinh tế,hành chính hay chính trị Do đó cần có hệ thống phân loại chính xác đốitượng cần thể hiện

Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất phương pháp này thể hiện sự phân

bố của các loại đất và loại hình sử dụng đất trong không gian lãnh thổ thànhlập bản đồ

 Phương pháp biểu đồ

Là phương pháp thể hiện tổng giá trị của hiện tượng trên một đơn vịlãnh thổ thường lấy theo ranh giới hành chính bằng cách dùng các biểu đồ vớikích thước tương ứng với tổng giá trị số lượng của chúng bố trí trên phạm vilãnh thổ

Trên bản đồ hiện trạng sử dụng đất: Biểu đồ hình tròn dùng để thể hiện cơcấu diện tích các nhóm đất, các loại đất trong lãnh thổ cần thành lập bản đồ

CHƯƠNG 2 DỮ LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Một số dữ liệu viễn thám thường dùng:

Hiện nay ở nước ta, dữ liệu phục vụ cho công việc thành lập bản đồ hiệntrạng sử dụng đất là rất phong phú, đa dạng và đa thời gian

Nguồn dữ liệu khá phổ biến, giá thành vừa phải, đó là ảnh hàng không.Trong những thập kỷ qua, công nghệ đo ảnh đã thay đổi hoàn toàn phương pháptruyền thống trong việc thành lập bản đồ địa hình Việc thành lập các bản đồchuyên đề về hiện trạng lớp phủ bề mặt bằng tư liệu ảnh hàng không sẽ giúpchúng ta đẩy nhanh được tốc độ làm việc, tiết kiệm được thời gian và chi phí.Tuy nhiên mặt hạn chế của ảnh hàng không là tính cập nhật và khái quát kém sovới ảnh vệ tinh

Khi xây dựng bản đồ hiện trạng lớp phủ bề mặt từ tỷ lệ lớn cho đến tỷ lệnhỏ thì sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh đóng vai trò rất quan trọng Vì ảnh vệ tinh

có tính khái quát và cập nhật cao

Trên thế giới, các hệ thống ảnh vệ tinh ,thường quen gọi là ảnh viễn thámđang hoạt động là: LANDSAT, NOAA, GMS, SPOT, SOJUZ, IRS, ERS,RADASAT Còn ở Việt Nam đã và đang sử dụng các hệ thống viễn thám:LANDSAT, SPOT, NOAA… Để thành lập các bản đồ về lớp phủ bề mặt đấtnhư các bản đồ hiện trạng sử dụng đất, lớp phủ thực vật, hiện trạng đất ngậpnước hiện nay ở nước ta chủ yếu là sử dụng các tư liệu ảnh quang học như ảnhLandsat, Spot, ảnh hàng không, gầnđây có sử dụng thêm ảnh Quikbird,Aster

2.1.1 Vệ tinh SPOT

Hệ thống SPOT được Pháp phóng năm 1986, Cho đến nay đã có bốn thế

hệ vệ tinh được phóng lên quỹ đạo

SPOT có sử dụng hệ thống tạo ảnh nhìn thấy có độ phân giải cao HRV(High Resolution Visible imaging system)

Hình 2.1 Vệ tinh SPOT và vị trí của nó trên quỹ đạo.

SPOT có quỹ đạo tròn cận cực đồng bộ mặt trời

- Độ cao bay chụp là 830 km và góc nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo là 98,70

- Thời điểm bay qua xích đạo : 10 giờ 30 phút sáng

- Chu kỳ lặp một điểm nào đó trên mặt đất: 26 ngày trong chế độ quansát bình thường

Vệ tinh SPOT được trang bị một bộ quét đa phổ HRV gồm hai máyHRV-1 và HRV-2 (high resolution visible) Bộ cảm HRV là máy quét điện tửCCD, HRV có thể thay đổi góc quan sát nhờ một gương định hướng, gươngnày cho phép thay đổi hướng quan sát từ 00 đến 270 so với phương thẳngđứng HRV là máy chụp ảnh đa phổ trên 3 kênh (màu) và một kênh toàn sắc(trắng đen) P (panchromantic) Máy HRV sử dụng hai tế bào quang điện(detecter)

Kênh-1 (Xanh lá cây) với bước sóng: 0.50-0.59 m

Kênh-2 (Đỏ) với với bước sóng: 0.61-0.68 m

Kênh-3 (Hồng ngoại phản xạ) với bước sóng: 0.79-0.89 m

Kênh toàn sắc với bước sóng: 0.51-0.73 m

Với độ phân giải 20 m đối với kênh đa phổ (màu) và 10 m đối với kênhtoàn sắc (trắng đen) cho phép thành lập các bản đồ ở tỷ lệ 1:20000 -1:50 000

Hình 2.2 Chụp lập thể vệ tinh SPOT

Vệ tinh ở thế hệ sau được cải tiến nâng cao về tính năng cung cấp ảnh cóchất lượng ngày càng cao Vệ tinh SPOT-4 có thêm kênh hồng ngoại ngắnSWIR (Short-Wave Infrared) Kênh SWIR nhạy cảm với tuyết, nước tù và thựcvật Kênh này giúp tăng cường khả năng phân tích, nâng cao khả năng quan sátvới độ phân giải không gian 20 m và có độ chính xác cao Vệ tinh SPOT-5 có

độ phân giải với các kênh phổ là 10 m, độ phân giải cao của kênh toàn sắc là 5

m và ngoài ra còn có chế độ xử lý Supermode cho ảnh với độ phân giải cao gấp

2 lần (2,5 m) Ngoài ra SPOT-5 có độ chính xác định vị là 50 m trong trườnghợp không có điểm nắn và có thể sản xuất mô hình số địa hình (DTM) Nhưvậy, đến SPOT-5 với độ phân giải không gian cao mở ra khả năng cho người

sử dụng nhận biết tốt nhất các đối tượng như: đường, các tòa nhà và phân tíchsản lượng, vụ mùa, cảnh quan, nghiên cứu trạng thái sinh trưởng của rừng

Hiện nay hầu hết các nước phát triển và đang phát triển trên thế giớiđều sử dụng nguồn tư liệu ảnh vệ tinh là chính để thành lập và theo dõi biếnđộng sử dụng đất đai, còn lựa chọn loại tư liệu vệ tinh nào phụ thuộc chủ yếuvào tỷ lệ bản đồ cần thành lập Do các tính năng kỹ thuật và nhất là độ phângiải mặt đất ảnh vệ tinh SPOT thường sử dụng để thành lập bản đồ ở tỷ lệ1/50 000 đến 1/10 000

Các thông số của ảnh SPOT:

Các đặc trưng của HRV Dạng đa phổ Dạng toàn sắc

Band

Xanh lá cây: 0,50 - 0.59 Đỏ: 0.61 - 0.68

số chính (được nêu trong bảng 2), hiện đang có 2 vệ tinh đang hoạt động đó làLandsat-5 và Landsat-7

Hình 2.3 Vệ tinh Lansat

Tư liệu vệ tinh Landsat là tư liệu viễn thám đang được sử dụng rộng rãitrên toàn thế giới và Việt Nam

Quỹ đạo vệ tinh Landsat:

- Độ cao bay: 705 km, góc nghiêng mặt phẳng quỹ đạo: 98˚

- Quỹ đạo đồng bộ mặt trời và bán lặp lại

- Thời điểm bay qua xích đạo là 9h30’ sáng

- Chu kỳ lặp lại là 17 ngày

- Bề rộng tuyến chụp là 185 km

Bộ cảm:

- MSS (Multispectral Scanner)

- TM (Thematic Mapper)

Cả hai bộ cảm này đều là máy quét quang cơ

Thông số kỹ thuật của bộ cảm MSS:

- Góc quét từ đông sang tây là 11,6˚

- Thời gian lộ quang 33 mm giây

vẽ cần phải lưu ý đến đặc điểm này.

Để có thể quan sát được lập thể tốt nhất và giảm các ảnh hưởng dobóng đối tượng tạo ra khi bay chụp phục vụ cho mục đích đoán đọc điều vẽthì hai tấm ảnh kề nhau trên cùng một dải bay có độ chồng phủ dọc tối thiểu

là 60%, trên hai dải bay kề nhau có độ chồng phủ ngang tối thiểu là 30%

Một số tính chất cơ bản của ảnh hàng không:

Tỷ lệ của ảnh hàng không:

Tỷ lệ của ảnh không bao giờ đạt được tỷ lệ duy nhất Các điểm gầntâm máy ảnh có tỷ lệ lớn hơn, ngược lại các điểm xa tâm máy ảnh có tỷ lệnhỏ hơn

Tuy nhiên trong kỹ thuật người ta gọi tỷ lệ của ảnh hàng không thì ta

sẽ hiểu đó là tỷ lệ chung và tất nhiên đó không phải là tỷ lệ đồng nhất củatấm ảnh

Công thức tính tỷ lệ của ảnh:

1/m = f/H [2.1]

Trong đó:

f : Là tiêu cự của ống kính máy ảnh

H : Độ cao của dải bay chụp từ máy bay đến mặt phẳngchụp ảnh trung bình

Sự xê dịch vị trí điểm ảnh:

Ảnh hàng không được chụp theo nguyên lý của phép chiếu phối cảnhnên các đỉnh cao và vực sâu bị dịch chuyển so với vị trí thực của chúng trênmặt đất Các đối tượng càng xa tâm ảnh thì sai số càng lớn, hậu quả của hiệntượng này là các đối tượng dạng tuyến trở nên cong hơn so với thực tế, ngã bađường trở nên nhọn hơn

Độ phân giải không gian:

Hay còn gọi là lực phân giải của ảnh là giá trị nhỏ nhất của chi tiếtkhông gian trên thực địa, phân biệt được trên ảnh Độ phân giải không gianxác định mức độ chính xác đạt được.

Nhìn chung tư liệu ảnh hàng không cung cấp cho ta lượng thông tin rấtlớn về hiện trạng của mặt đất Đây là nguồn tư liệu rất tốt cho công tác thànhlập bản đồ địa hình nói chung và các bản đồ chuyên ngành địa chính nói riêngtrong đó có công tác thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất, cũng như các bản

đồ hiện trạng lớp phủ bề mặt khác bằng công nghệ ảnh hàng không

2.2.Xử lý ảnh Viễn thám

Các loại tư liệu viên thám được thu chụp từ không gian, sau đó đượctruyền đến các trạm ảnh thu trên mặt đất Nhưng số liệu này còn chứa đựng rấtnhiều các loại sai số khác nhau như: Sai số do độ cong quả đất, sai số do chiếtquang khí quyển, sai số do quét ảnh… Chính vì vậy mà những tư liệu này phảitrải qua các khâu sử lý làm giảm bớt các nguồn sai số hay làm mất hẳn một sốloại sai số thì chúng ta mới có thể sử dụng những tư liệu viễn thám này

Các khâu xử lý ảnh này có thể được chia làm 2 công đoạn:

- Nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh

- Nâng cao chất lượng hình ảnh ( xử lý phổ )

Nắn chỉnh hình học ảnh vệ tinh là làm thay đổi vị trí hình học của cácđối tượng trên tấm ảnh do tác động của nhiều yếu tố vật lý kể cả thay đổi hệtoạ độ quy chiếu của tấm ảnh

Xử lý phổ là hạn chế các loại nhiễu đến độ sáng, tông màu của hình ảnh

và làm tăng độ tương phản của ảnh để có thể tận dụng mọi giá trị khoảng sángcho phép (0 đến 255)

2.2.1 Kĩ thuật nâng cao độ tương phản:

Tăng cường chất lượng hình ảnh và chiết tách đặc tính như một thao tácchuyển đổi nhằm tăng tính dễ đọc, dễ hiểu cho người làm công tác giải đoán

ảnh, một thao tác để phân loại và sắp xếp các thông tin có sẵn trên ảnh theocác yêu cầu và chỉ tiêu đưa ra dưới dạng hàm số Cho đến nay, người ta vẫnchưa đưa ra một tiêu chuẩn cụ thể nào về nâng cao chất lượng ảnh số Chính

vì vậy việc nâng cao chất lượng ảnh thường là làm theo yêu cầu và mục đíchcủa người sử dụng Một số phương pháp nâng cao độ tương phản được sửdụng trong các thiết bị xử lý ảnh được kể tới như nâng cao tuyến tính, nângcao phi tuyến tính và nâng cao theo phép biến đổi Histogram

*Khái niệm về Histogram

256 E(I

Histogram thống kê của ảnh thể hiện trên hình 2.4a và hình 2.4b.Histogram của ảnh có dạng rời rạc của hàm liên tục mật độ xác suất đối với

sự phân bố độ xám của ảnh

Hoành độ biểu diễn cường độ xám (I) đã lượng tử hoá từ ảnh số Tung

độ biểu thị tổng số pixel (hoặc tỷ lệ % của nó) ứng với cường độ xám nào đó

Nếu sự phân bố của toàn bộ độ xám trên ảnh là sự phân bố chuẩn thìhình dạng và vị trí của Histogram có thể được mô tả đặc tính bởi cường độ(E) và phương sai (µ2)

1

N: Tổng số pixel trên ảnh.

j : Số thứ tự của pixel.

I : Giá trị cường độ.

Histogram là phương tiện để nghiên cứu cường độ và đặc tính phổ của ảnh

2.2.2 Nâng cao tuyến tính độ tương phản:

Phạm vi cường độ của ảnh gốc là vùng tối, để phân biệt được chi tiếttrên ảnh, phạm vi cường độ có thể được mở rộng theo hệ số tỷ lệ (K) Mốiquan hệ giữa độ xám nâng cao (I’p) và ban đầu (Ip) của bất kỳ pixel nào trênảnh được thể hiện như sau:

I’p = I’1 + k (Ip - I1 )

K = I I

n n

' '



1 1

Trong đó:

Tga - Góc nghiêng đường thẳng biến đổi độ xám.

I1 và In - Là giá trị độ xám min và max trên ảnh gốc.

I’1 và I’n - Là giá trị đầu và cuối theo yêu cầu nâng cao ảnh I’1=0 và I’n = 255.

Trong phương pháp đầu tiên ta phân chia độ xám của ảnh gốc thànhmột vài phần và sau đó nâng cao tuyến tính từ những phần đó theo các tỷ lệkhác nhau Với những tỷ lệ K khác nhau phương pháp này có thể tiến hànhnhư sau:

- Nếu góc nghiêng a của đường thẳng A bằng 450 thì độ xám còn lạikhông thay đổi sau khi nâng cao chất lượng của ảnh như của phần (I2-I3 ) trong hình 2.14.