MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 Chương I: Khái quát biến đông lớp phủ bề mặt của Hà Nội 3 1.1 Khái niệm và một số hệ phân loại của lớp phủ 3 1.1.1 Khái niệm về lớp phủ mặt đất: 3 1.1.2 Hệ phân loại của lớp phủ mặt đất 3 1.2 Các phương pháp nghiên cứu 4 1.2.1 Biến động lớp phủ mặt đất 4 1.2.2 Nguyên nhân biến động 4 1.2.3 Các phương pháp nghiên cứu biến động 4 Chương II: Giới thiệu khái quát về phần mềm ENVI và ARGIS 7 2.1 Tổng quan về ENVI 7 2.2 Phần mềm ENVI và các thao tác cơ bản trong xử lý ảnh 12 2.3 Tổng quan về ARGIS 31 2.3.1 Khái niệm 31 2.3.2 Chức năng 31 2.3.3 Các loại arcgis 31 Chương III: Ứng dụng Arcgis biên tập bản đồ hiện trạng biến động lớp phủ 35 3.1 Khởi động ArcMap 35 3.2 Biên tập bản đồ trên phần mềm ARCGIS 42 Chương IV: Kết quả 49 4.1 Kết quả quá trình phân loại và xử lý sau phân loại 49 4.1.1 kết quả quá trình phân loại năm 2005 49 4.1.2 kết quả quá trình phân loại năm 2015 51 4.2 Kết quả thống kê biến động 52 4.3 Nhận xét 52 4.4 Cảm nhận và đóng góp ý kiến 53
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến nhà trường thầy cô khoa Trắc địa đồ – trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường Hà Nội tổ chức, tạo điều kiện hướng dẫn chúng em đợt thực tập môn đo ảnh viễn thám GIS từ ngày 22/5/2016 Chúng em xin đặc biệt gửi lời cảm ơn đến cô Phạm Thương Huyền cô Nguyễn Thị Thúy Hạnh tận tình bảo chúng em Môn thực tập đo ảnh viễn thám GIS giới thiệu, giúp ta làm quen với phần mềm phổ biến phần mềm ENVI ArcGIS Phần mềm ENVI - Environment for Visualizing Images phần mềm xử lý ảnh viễn thám mạnh, với đặc điểm sau: Hiển thị, phân tích ảnh với nhiều kiểu liệu kích cỡ ảnh khác Môi trường giao diện thân thiện Cho phép làm việc với kênh phổ riêng lẻ toàn ảnh Khi file ảnh mở, kênh phổ ảnh thao tác với tất chức có hệ thống Phần mềm ENVI viết ngôn ngữ IDL – Interactive Data Language Đây ngôn ngữ lập trình cấu trúc, cung cấp khả tích hợp xử lý ảnh khả hiển thị với giao diện đồ hoạ dễ sử dụng ArcGIS dòng sản phẩm hỗ trợ hệ thống thông tin địa lý (GIS) ESRI Tùy mức độ đăng ký quyền mà ArcGIS dạng ArcView, ArcEditor, ArcInfo Trong ArcInfo có chi phí quyền lớn nhiều chức ArcGIS hệ thống GIS hàng đầu nay, cung cấp giải pháp toàn diện từ thu thập / nhập số liệu, chỉnh lý, phân tích phân phối thông tin mạng Internet tới cấp độ khác CSDL địa lý cá nhân hay CSDL doanh nghiệp Nó sử dụng nhiều mục đích khác có khả tương tích cao nhiều loại sản phẩm nhiều hãng khác ENVI ArcGIS phần mềm phổ biến sử dụng nhiều trình thành lập loại đồ phần mềm có khả kết nối với cho phép dễ dàng tích hợp kết phân tích ảnh vào sở liệu quy trình ứng dụng đồ GIS Trong giới hạn môn thực tập “Viễn thám GIS” nghiên cứu vấn đề sau: - Nghiên cứu lý thuyết thực phủ, viễn thám GIS - Thu thập liệu ảnh vệ tinh, số liệu thống kê Từ tiến hành giải đoán thành lập đồ thực phủ Rút kết luận kết đạt đánh giá phương pháp thực Mục tiêu đề tài - Mục tiêu đề tài nâng cao vai trò tư liệu viễn thám nói chung ảnh viễn thám độ phân giải cao nói riêng việc nghiên cứu biến động lớp phủ mặt đất Các mục tiêu đề tài là: - Nghiên cứu trạng lớp phủ mặt đất khu vực có sử dụng tư liệu ảnh vệ tinh độ phân giải cao - Đưa xu biến động số yếu tố lớp phủ bề mặt như: đất nông nghiệp, đất xây dựng, đất chưa sử dụng, mặt nước - Xác định, đánh giá trạng diễn biến mặt nước tự nhiên Thành phố Hà Nội từ năm 2005 đến Chương I: Khái quát biến đông lớp phủ bề mặt Hà Nội 1.1 Khái niệm số hệ phân loại lớp phủ 1.1.1Khái niệm lớp phủ mặt đất: Lớp phủ mặt đất đối tượng vật chất quan sát bề mặt trái đất Trên thực tế khu vực khác trái đất có loại hình lớp phủ mặt đất đặc trưng đối tượng chịu tác động tự nhiên người với mức độ mạnh, yếu khác Sự tác động làm cho lớp phủ mặt đất biến đổi Sự biến đổi lớp phủ mặt đất ngược lại có ảnh hưởng không nhỏ đến sống người, diện tích rừng suy giảm gây lũ lụt; gia tăng khu công nghiệp hoạt động nông nghiệp tăng vụ lúa, nuôi trồng thuỷ sản không hợp lý nguyên nhân gây biến đổi khí hậu 1.1.2Hệ phân loại lớp phủ mặt đất Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc khai thác sử dụng thông tin lớp phủ mặt đất đảm bảo tính thống nội dung thông tin, người ta xây dựng hệ phân loại lớp phủ mặt đất Hệ phân loại lớp phủ mặt đất có dựa nguyên tắc sau: - Hệ phân loại dễ hiểu, dễ hình dung phân chia đối tượng bề mặt thành nhóm theo trạng thái vật chất đối tượng mặt nước, mặt đất, lớp phủ thực vật, đất nông nghiệp, bề mặt nhân tạo - Phù hợp với khả cung cấp thông tin tư liệu viễn thám - Hệ thống phân loại áp dụng cho nhiều vùng rộng lớn - Hệ thống phân loại phân chia đối tượng theo cấp bậc 1.2 Các phương pháp nghiên cứu 1.2.1 Biến động lớp phủ mặt đất - Biến động hiểu biến đổi, thay đổi, thay trạng thái (diện tích, hình thái) sang trạng thái khác vật, tượng tồn môi trường tự nhiên xã hội 1.2.2 Nguyên nhân biến động Các nguyên nhân dẫn đến biến động lớp phủ mặt đất gồm: - Sự thay đổi đa dạng tự nhiên - Vấn đề người - Vấn đề sách, thể chế - Vấn đề kinh tế công nghệ - Vấn đề văn hóa - Vấn đề toàn cầu hóa 1.2.3 Các phương pháp nghiên cứu biến động 1.2.3.1 Phương pháp so sánh sau phân loại - Bản chất phương pháp từ kết phân loại sử dụng phần mềm xử lý ảnh chuyên dụng hai thời điểm khác nhau, thành lập đồ lớp phủ mặt đất hai thời điểm Sau đó, chồng ghép đồ lớp phủ để tính toán, thành lập đồ biến động sử dụng công nghệ GIS 1.2.3.2 Phương pháp phân loại trực tiếp ảnh đa thời gian - Phương pháp thực chất chồng xếp ảnh đa thời gian khu vực, tạo thành ảnh biến động sử dụng phần mềm xử lý ảnh Sau tiến hành phân loại ảnh biến động thành lập đồ biến động 1.2.3.3 Phương pháp phân tích vector thay đổi phổ - Khi có biến động điểm đó, thay đổi thể khác biệt giá trị phổ hai thời điểm Bản đồ lớp phủ thành phố Hà Nội (9 quận nội thành) năm 1980 thu nhỏ từ tỷ lệ : 25 000 Bản đồ lớp phủ thành phố Hà Nội (9 quận nội thành) năm 2010 thu nhỏ từ tỷ lệ : 25 000 Chương II:Giới thiệu khái quát phần mềm ENVI ARGIS 2.1 Tổng quan ENVI Khởi động phần mềm ENVI: Kích đúp vào biểu tượng ENVI hình, phần mềm kích hoạt xuất thực đơn lệnh ENVI cửa sổ IDL Development Environment Chúng ta thao tác với công cụ sẵn có thực đơn lệnh ENVI Mở file ảnh: Chọn File\Open Image File (hình 1.1) Hộp thoại Enter Input Data File xuất cho phép chọn file ảnh cần mở (hình 1.1) Chọn file ảnh cần mở kích vào Open Hình 1.1 Mở ảnh ENVI Hộp thoại Available Bands List xuất hình có cấu trúc danh sách Danh sách cho phép ta chọn kênh phổ để hiển thị xử lý Có hai cách để hiển thị ảnh hiển thị ảnh đơn sắc (đen - trắng) tổ hợp Màu: Mở ảnh đơn sắc: Chọn vào ô tùy chọn Gray Scale sau chọn kênh cần hiển thị cách kích trái chuột vào tên kênh hộp thoại Available Bands List Tên kênh xuất ô Selected Band Nhấn phím, kích chuột vào Load Band để hiển thị ảnh cần mở Mở ảnh tổ hợp màu: Chọn vào ô tùy chọn RGB Color, sau chọn kênh tương ứng với bước sóng đỏ (R), lục (G), lam (B) phần Selected Bands kích Load Band để hiển thị ảnh (Hình 1.2) Hình 1.2 Mở ảnh danh sách Available Bands List Mở khung cửa sổ hiển thị ảnh: Khi ảnh mở ENVI, có ba cửa sổ hiển thị lên hình (hình 1.3): Image Window, Scroll Window Zoom Window Ba cửa sổ liên kết chặt chẽ với nhau, việc thay đổi cửa sổ kéo theo thay đổi tương ứng cửa sổ lại Tất cửa sổ thay đổi kích thước cách chọn kéo chuột trái góc cửa sổ hiển thị Hình 1.3 Ba cửa sổ hiển thị ảnh Xem định dạng file ảnh: 2Để biết ảnh lưu định dạng ta chọn vào ảnh cần xem quan sát ô Dims hộp thoại Available Bands) Giá trị ô có ý nghĩa sau: số đầu cho biết số dòng, số cột ảnh, đơn vị ngoặc tròn đơn vị tính dung lượng ảnh, cuối ngoặc vuông khuôn dạng liệu ảnh lưu trữ 10 Sau kích vào cột diện tích, nháy đúp chuột phải, chọn lệnh Calculate Geometry hộp thoại, chọn Square Meter => OK Hình 3.9 Hộp thoại tính diện tích 41 Sau ta thu bảng : Hình 3.10 bảng thuộc tính hoàn chỉnh Chuyển bảng thuộc tính sang exel: vào Options/ Export/ Chọn đường dẫn/ Lưu file dạng Text file/ Đổi tên file => Save => OK Mở file ta cần exel 42 Hình 3.11 Bảng thuộc tính chuyển sang dạng exel Vào Insert/ Pivot Table/ Chọn phân lớp – Area – Area_1/ Chọn biểu đồ cột để so sánh biến động giai đoạn 2005 2015, sửa tên biểu đồ => OK Hình 3.12 Biểu đồ cột so sánh biến động 3.2 Biên tập đồ phần mềm ARCGIS Kích vào ảnh chồng xếp tạo được, nháy chuột phải chọn Propeties 43 Hình 3.13 Mở hộp thoại từ file chồng xếp Chọn Symbology/ Categories/ Unique values/ Add all values/ Bỏ tích sau OK Hình 3.14 Hộp thoại chọn đối tượng Vào View/ Layout view => tạo khung đồ 44 Hình 3.15 Tạo khung đồ Hình 3.16 Khung đồ arcgis Chọn add data/ VNM_adm3.shp sau chọn tỷ lệ đồ 1:500000 Chọn insert/date frame Tiếp tục add data/ảnh cần thành thành lập đồ Chọn add data/ VNM_adm3.shp 45 Hình 3.17 Khung đồ arcgis Chọn chuột phải vào VNM_adm3.shp chọn open Attribute Table Ta bảng: 46 Hình 3.18 Danh sách tỉnh huyện Chuột phải vào VNM_adm3.shp/ Propeties/labels/ tích features in this layer/labels field/name_3/apply/ok Hình 3.19 Khung đồ quận huyện lân cận 47 vào labels Tiếp tục vào View/ Data Frame Propeties/ New Grid/ Measured next Finish => OK Hình 3.20 Khung lưới đồ Vào insert → title → đánh tên đồ, chọn cỡ chữ phù hợp Insert → scale bar→ chọn thước tỷ lệ→ ok 48 Thao tác chọn thước tỷ lệ Hình ảnh thước tỷ lệ đồ Tạo sơ đồ hướng Bắc: Vào insert → North arrow selector → chọn hình hướng → OK 49 Thao tác tạo sơ đồ hướng Bắc Tạo bảng giải: Trên menu ArcGis ta chọn Insert → Legend→ Xuất hộp thoại Legend Wizad chọn file, chọn khung, → finish Chú giải đồ Hoàn thiện đồ biến động lớp phủ mặt đất quận Nam Từ Liêm giai đoạn 2003 - 2015 50 Chương IV: Kết 4.1 Kết trình phân loại xử lý sau phân loại 4.1.1 kết trình phân loại năm 2005 51 52 4.1.2 kết trình phân loại năm 2015 53 4.2 Kết thống kê biến động 4.2.1kết 4.3 Nhận xét Sau 10 năm từ 2005-2015 Dân cư Khu Đô Thị tặng mạnh, đất trống, thực vật giảm mạnh, song hồ không thay đổi nhiều 54 Nguyên nhân: Quá trình đô thị hóa nhanh, dẫn đến nhu cầu xây dựng nà khu công nghiệp lớn tăng mạnh Do diện tích trồng mặt nước bị thu hep lại Kéo theo vấn đề xã hội như: ô nhiễm môi trường, lạm phát, giá nhà đất tăng cao… ảnh hưởng lớn người dân Tất vấn đề đòi hỏi quan có thẩm quyền quận, thành phố phải đưa giải pháp để hạn chế giải chúng, góp phần bảo vệ phát triển bền vững thành phố 4.4 Cảm nhận đóng góp ý kiến Sau trình thực tập kiến thức cung cấp, thấy công nghệ viễn thám kết hợp với GIS cho hiệu cao khách quan trình đánh giá Việc sử dụng tư liệu viễn thám thành lập đồ thực phủ tương đối đơn giản nhanh chóng, đầu tư ứng dụng rộng rãi tiết kiệm chi phí, thời gian công sức mà kết thu cao Tuy nhiên việc tư liệu viễn thám thường xuyên bị lỗi, chất lượng hình ảnh không cao gây khó khăn cho trình giải đoán Vì tùy theo yêu cầu mục đích sử dụng cần phải lựa chọn tư liệu phương pháp giải đoán phù hợp để có kết giải đoán với độ xác cao Do em hạn chế mặt kiến thức kỹ nên kết thu chưa đạt độ xác cao Em kính mong thầy cô góp ý cho em để em hoàn thiện thu kết cao Em xin chân thành cảm ơn! 55